Строительные древесностекловолокнистые композиционные материалы для изделий специального назначения

Стородубцева, Тамара Никаноровна

Строительные материалы и изделия

автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Строительные древесностекловолокнистые композиционные материалы для изделий специального назначения

доктора технических наук: Стородубцева, Тамара Никаноровна
город: Воронеж
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.23.05
цена: 450 рублей

Диссертация по строительству на тему «Строительные древесностекловолокнистые композиционные материалы для изделий специального назначения»

Автореферат диссертации по теме "Строительные древесностекловолокнистые композиционные материалы для изделий специального назначения"

На правах рукописи

СТРОИТЕЛЬНЫЕ ДРЕВЕСНОСТЕКЛОВОЛОКНИСТЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж 2005

Работа выполнена в Воронежской государственной лесотехнической академии

Научный консультант: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Харчевников Виталий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Рахимбаев Шарк Матрасулович

доктор технических наук, профессор Ярцев Виктор Петрович

доктор технических наук, профессор Перцев Виктор Тихонович

Ведущая организация: Липецкий государственный

технический университет

Защита состоится 22 декабря 2005 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84, ауд. 20, корп. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 11 ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Власов В.В.

гт -4 215Ш4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При строительстве промышленных и транспортных объектов специального назначения в изделиях и конструкциях достаточно широко применяются различные композиционные материалы (КМ), вид которых определяется реализуемыми технологическими процессами создаваемых производств и условиями их эксплуатации. К ним относятся: покрытия полов, фундаменты, корпуса аппаратов и емкостей, лотки и отстойники сточных технологических вод, шпалы верхнего строения железных дорог и метрополитенов, лесовозных и трамвайных путей, переезды, платформы, подверженные воздействию химически активных жидкостей, грунтовых вод, атмосферных осадков, переменных температур, что и предопределяет необходимость обеспечения особых свойств этих материалов, основными из которых являются коррозионная стойкость, долговечность и экологическая безопасность.

Особую актуальность приобретает настоящая работа в свете ожидаемых глобальных изменений в атмосфере планеты, когда в результате потепления и возможных наводнений будут гибнуть леса и сократится количество кислорода. Следовательно, лесной фонд уже сегодня надо сохранять, применяя цельную древесину для строительных изделий лишь там, где ее невозможно заменить на другие материалы.

Железобетон, применяемый для аналогичных целей, наиболее доступен для решения проблемы дефицита древесины, практически равен ей по начальной стоимости и более долговечен, но при этом, как правило, не учитываются экономические потери, которые складываются из физико-технических и механических недостатков этого материала - большой массы, хрупкости и жесткости, требующих применения демпфирующих прокладок, а также возможности расшатывания закладных болтов крепления рельсов к шпалам, приводящей к авариям на транспорте.

дачей, что обеспечит снижение стоимости сйгдещ одежно-

ста, улучшение экологии. При этом предусматривается использование входящих в состав композитов материалов, дополняющих друг друга по различным комплексам свойств.

Важнейшим при решении обозначенной проблемы является обеспечение совместной работы компонентов различной природы, например, таких, как полимерные смолы, стекловолокно, древесина, неорганические модифицирующие наполнители, заполнители и др. Современные технологии КМ требуют учета процессов и явлений, протекающих на границах раздела фаз, которые способствуют коренному изменению свойств межфазных поверхностей и, соответственно, структуры и свойств композита в целом. К особенностям проявления межфазных взаимодействий в композитах относится наличие в них частиц, существенно различающихся по размерам: от коллоидных, близких к сферическим, волокнистых, обладающих значительной поверхностной энергией, до грубодисперсных, характеризующихся преобладанием массовых сил. Совершенствование КМ требует детального изучения как взаимосвязи появляющихся внутренних сил и определяющих их факторов в процессах изготовления конструкций, так и в условиях их эксплуатации при различных видах силовых воздействий.

Учитывая острую необходимость повышения экономической эффективности широкого использования техногенных продуктов лесного комплекса, химической промышленности и местного сырья, основное внимание в диссертации уделялось разработке стекло- и древесностекловолокнистых композиционных материалов (СВКМ, ДСВКМ), главные исходные компоненты которых отличались по своим генезису и свойствам.

Исследования и разработки, обобщенные в диссертации, проведены автором в период с 1989 по 2004 г.г. на кафедре сопротивления материалов и теоретической механики ВГЛТА. Они выполнялись в соответствии с планами НИР Российской академии естественных наук (РАЕН), Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) МПС РФ и ВГЛТА по проблеме «Разработка композиционных материалов для шпал и колейных покрытий, их расчет, конструирование и внедрение на дорогах лесного комплекса» № госрегистрации 01.2.00105351, код направления ГРНТИ 67.09.55, 73.29.11.

Цель исследования - разработка и решение научных и практических проблем создания строительных композиционных материалов и изделий для промышленных и транспортных объектов специального назначения на основе продуктов глубокой переработки древесины, техногенного и местного сырья, отвечающих требованиям к их прочности, деформативности, трещиностойко-сти и долговечности под действием физических факторов и обеспечивающих заданные характеристики в особых условиях эксплуатации.

Для достижения поставленной цели автором решались следующие основные задачи:

1. Рассмотреть концептуально проблему создания эффективных композиционных материалов на основе сырья, различного по генезису и свойствам.

2. На основе анализа механизма коррозионного и иных видов разрушений полимерных материалов, имеющих в составе фурфуролацетоновые смолы, древесину и стекловолокно, обеспечить требуемую их стойкость и долговечность.

3. Теоретически обосновать и экспериментально подтвердить основные закономерности формирования микро- и макроструктуры древесностеклово-локнистых и стекловолокнисгых материалов применительно к их новым вариантам, предлагаемым для изделий, используемых в особьпс условиях эксплуатации - наличие агрессивных сред, перепады температуры и т.д.

4. Исследовать и оценить влияние отдельных компонентов на свойства создаваемых композиционных материалов, используя для представления этих зависимостей новые аналитико-графические модели, и даггь рекомендации по оптимизации их составов с учетом экономического эффекта от их применения.

5. Разработать теоретические основы и методы гидрофобизирующей защиты древесного заполнителя и изделий из древесностекловолокнистых композиционных материалов (ДСВКМ).

6. Оценить влияние физических факторов на стойкость разрабатываемых композиционных материалов во времени от начала отверждения полимерного связующего до конца заданного срока эксплуатации, разработать методы ее повышения, получить математические модели для представления экспериментальных данных и оценки долговечности по результатам исследований процессов ползучести ДСВКМ.

7. Разработать рациональную технологию древесностекловолокнистых материалов и внедрить их на объектах промышленного и транспортного строительства.

Научная новизна работы, определяющая личный вклад автора в науку о материаловедении, состоит в следующем:

- на основе теоретических обобщений и экспериментальных исследований созданы композиционные материалы с применением продуктов глубокой переработки древесины и техногенных отходов;

- с позиций положений физической и коллоидной химии, физико-химии поверхностей и механики композиционных материалов, впервые даны оценки свойствам структурообразующих компонентов ДСВКМ, которые определяют эксплуатационные характеристики и технологию производства изделий;

- установлены зависимости основных механических характеристик полимерно-песчаной матрицы композитов на смоле ФАМ от массовой доли и свойств основных компонентов, технологии их дозирования и перемешивания;

- оценена роль синергетических эффектов взаимодействия компонентов ДСВКМ, определено их оптимальное количество, обеспечивающее получение заданных свойств конечных композитов и экономическую целесообразность;

- впервые предложены математические модели, отражающие физический смысл процессов формирования структуры разрабатываемых композиционных материалов и модели, необходимые для расчета напряжений и деформаций в объеме ДСВКМ под действием факторов температуры и усадки, проявляющихся при полимеризации смолы ФАМ, технологическом прогреве изделий, остывании и увлажнении в процессе эксплуатации, количественной оценки их влия-

ния и установлении причин появления микро- и макротрещин, а затем их устранения;

- впервые доказана возможность комплексной защиты композиционных материалов от разрушающего действия давления стесненного набухания древесного армирующего заполнителя, которая осуществляется за счет введения в состав матрицы ДСВКМ модифицирующих наполнителей, а также пропитки поверхности изделия и этого заполнителя. В последнем случае был впервые использован факт того, что процесс разбухания древесины прекращается при достижении предела насыщения, равного 30 %, не только водой, но и гидрофоби-зируюшими соединениями, предпочтительно линейных углеводородов, и оценена их стойкость в условиях эксплуатации;

- разработаны новые методы прогнозирования и оценки длительной прочности и ожидаемой долговечности ДСВКМ по результатам исследований процессов ползучести при изгибе без и при одновременном обводнении, определены величины пределов длительного сопротивления, длительных секущих модулей деформации, коэффициентов длительности и длительных деформационных коэффициентов, а также впервые доказаны эффективность гидрофоби-зирующей защиты и неизменность структуры материала при такого рода воздействиях;

- экспериментально подтверждена гипотеза о том, что условный предел пропорциональности - это напряжение, соответствующее пределу длительного сопротивления конструкционных композиционных материалов.

Достоверность результатов и выводов работы обуславливается использованием результатов фундаментальных исследований в области материаловедения, в частности композиционных материалов на основе термореактивных смол, а также древесиноведения, научных положений технологий поли-мербетонов, разработанных ведущими в этой области учеными РФ.

Доказательность ряда научных положений подтверждена методиками, разработанными автором диссертации. Основные численные результаты и количественные закономерности получили вероятностную оценку на базе статистической обработки экспериментальных результатов исследований. Выводы и рекомендации нашли применение при разработке автором составов и раздельных технологий производства изделий, прошедших стендовые и эксплуатационные испытания.

Практическая значимость работы и реализация ее результатов:

- разработаны технические условия № 5340-001-0206897-96* (2001) «Шпалы для железнодорожных, трамвайных и лесовозных путей на полимерной основе», зарегистрированные в Воронежском ЦСМ 6.02.97 № 040/001787, и соответствующие регламенты отливки шпал, которые использованы при организации их производства в городах Ельце, Липецке и Воронеже;

- разработаны составы; отлиты, испытаны и переданы на Ст.-Оскольский электрометаллургический комбинат (ОАО ОЭКМ) 150 подкладочных плит из СВКМ на смоле ФАМ для рельсового пути большегрузного штабелера отливок металла;

- получены гигиенический сертификат № 14 от 30.01.97 и каталожный лист продукции № 030011757 от 06 02.97, разрешающие производство железнодорожных шпал из ДСВКМ;

- шпалы из ДСВКМ установлены в 1994 г. на 36 пути Елецкого отделения ЮВЖД на длительные эксплуатационные испытания. К настоящему времени по ним перевезено более 30 млн. т км брутто грузов - руды Курской магнитной аномалии. Испытания продолжаются в экспериментальном кольце ГУП ВНИИЖТ МПС РФ (г. Щербинка) с декабря 2001 г. Разработки автора применены также для создания электролизных ванн, ванн производства двуокиси марганца и установленных в гальванических цехах, а также конструкций лесовозных дорог, подъездных путей, для защиты емкостей хранения агрессивных жидкостей, устройства полов и в других целях, о чем имеются утвержденные отчеты по НИР с №№ госрегистрации 73052796, 76057460, 77054252, 01.960.010578, 01.200.200926, 01200112432 и соответствующие акты о внедрении, а также использованы в учебном процессе ВГЛТА.

Апробация работы. Материалы работы доложены, обсуждены и получили одобрение на научно-практических и научно-технических конференциях:

1) международных - г. Йошкар-Ола (1999 г.), г. Брянск (2000 г.), г. Воронеж (2000 г., 2001 г., 2003 г., 2004 г.), г. Новосибирск (2005 г.); 2) с международным участием - г. Воронеж (2001 г., 2002 г., 2004 г., 2005 г.); 3) на Всероссийских - г. Воронеж (1994 г., 1998 г.); 4) на межвузовских - г. Воронеж (1999 г., 2000 г., 2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 76 работ. Основные результаты исследований - в 41 научной работе, в том числе в 2 монографиях, 2 патентах РФ и включены в технические условия.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, основных выводов, библиографического списка (285 наименований) и содержит 400 страниц машинописного текста, в том числе 71 рисунок, 57 таблиц и 2 приложения (44 страницы).

Автор защищает:

- научную идею, концепцию и методологию проведенных исследований;

- аналитико-графические модели установления роли отдельных структурообразующих компонентов в создании СВКМ и ДСВКМ для изделий и конструкций специального назначения;

- методики проведения экспериментов и получение необходимых данных для анализа напряженного и деформированного состояний, возникающих в произвольной точке объема ДСВКМ под действием физических факторов -температуры, усадки и воды;

- теоретическое обоснование возможности комплексной защиты полимерной матрицы КМ от разрушающего действия давления стесненного набухания древесного армирующего заполнителя и методы ее практической реализации;

- возможность нахождения релаксационным методом величин условного предела пропорциональности и упругости ДСВКМ и использования их и кри-

вых ползучести при расчете ожидаемой долговечности на заданный срок эксплуатации изделий специального назначения;

- приемлемость предложенных производственных составов ДСВКМ и СВКМ для отливки изделий для объектов промышленного и транспортного строительства по разработанной новой технологии, их экологической безопасности и технико-экономической эффективности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Поиски композиционных материалов для изделий специального назначения ведутся с целью увеличения их долговечности. Анализ фундаментальных работ Е.К. Ашкенази, Ю.М. Баженова, Б.А. Бондарева, Г.И. Горбунова, И.М. Елшина, В.Т. Ерофеева, A.M. Иванова, Ю.М. Иванова, А.Н. Бобрыше-ва, Ю.Г. Иващенко, В.Н. Козомазова, А.Г. Комара, П.Г. Комохова, А.Д. Кор-неева, В.В. Козлова, И.Л. Леонтьева, В.В. Патуроева, Л.М. Перелыгина, В.Т. Перцева, Ю.Б. Потапова, А.П. Прошина, А.П. Пичугина, Р.З. Рахимова, Ш.М. Рахимбаева, В.П. Селяева, В.И. Соломатова, Ю.А. Соколовой, Л. Скупи-на, В.И. Харчевникова, В.Г. Хозина, В.М. Хрулева, В.П. Ярцева, В.Ф. Яценко и ряда других российских и зарубежных ученых, а также патентный поиск вскрыл существенные недостатки как древесины - естественного КМ, так и искусственно создаваемых.

Стремление соединить в КМ давно известные вяжущие (цемент, известь, сера) и древесину не привело к созданию высокопрочных долговечных композитов. Общие причины несовместимости отвержденных минеральных вяжущих и древесины состоят в том, что эти материалы склонны насыщаться водой, которая может вызвать гниение древесины, инициировать выделение ею веществ (сахара), способных заменить или вообще ингибировать процесс отверждения, например, цементного теста, а также разрушить любую матрицу под действием вызванного ею давления стесненного набухания. Все меры, предпринятые для борьбы с этими явлениями, не позволили существенно увеличить прочность КМ при изгибе, снизить ползучесть, увеличить их долговечность из-за нарушения монолитности матрицы в зоне ее контакта с древесиной.

Интересен зарубежный опыт изготовления новых шпал из старогодных (фирма Gedrite), а в Японии - из измельченного растительного сырья методом прессования с использованием полимерных клеев и связующих. В России также предлагаются подобные методики изготовления шпал, например, применяя дробленую древесную массу, резольную смолу и бакелитовый лак или полушпал для метрополитена из чураков березы. Однако прессование увеличивает стоимость шпалы из КМ, вызывает разрушение оболочек клеток древесины, в результате чего увеличивается ее водопоглощение со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Полиуретан, армированный длинными стеклянными волокнами, применен фирмой Voest-Alpine (Австралия) и компанией Sekisui Chemical (Япония), для изготовления подрельсовых прокладок метрополитена. На наш взгляд,

использование в качестве связующего данного материала в условиях нашей страны не имеет смысла, так как Россия обладает возможностью применить для тех же целей фурфуролацетоновую смолу ФАМ, которая существенно дешевле полиуретановой и других термореактивных смол.

Переработанное пластмассовое вторсырье для железнодорожных шпал исследуется в США с 1994 г. В эту работу вовлечены университет Рутгерса, компания Earth Care Products, железные дороги Conraii, Norfolk Southern и Инженерный корпус вооруженных сил США. Например, ими предложено применить для этих целей продукт переработки пластиковых полиэтиленовых бутылок. Однако, вызывает сомнение стойкость таких шпал под действием длительных постоянных и динамических нагрузок (ползучесть), а также повышенных температур (плавление).

Проведенный анализ свойств материалов, применяемых для изделий специального назначения в РФ и за рубежом, позволил выявить их недостатки и предложить использовать имеющийся в Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) опыт получения КМ на основе термореактивных смол (ПН-15, ФАМ и др.).

Основная научная идея создания КМ для изделий специального назначения такова: использовать в качестве связующего смолу ФАМ, которая в 2...3 раза дешевле других термореактавных смол, в качестве крупного заполнителя применить древесное вторичное сырье лесного комплекса, а за его эталон принять природный композит - древесину. Реализация этой идеи и соответствующей ей концепции способствует более глубокой переработке древесины и использованию вторичного сырья сельского хозяйства и химической промышленности по следующей цепочке: отходы вырубки леса, семечковая лузга, кукурузные кочерыжки и т.п. —► фурфурол —» смола ФАМ; отходы лесопиления, мебельной промышленности, столярных цехов строительных комбинатов —» длинномерные обзолы, которые после рубки на щепу будут использоваться в качестве крупного заполнителя, снижающего массу и уменьшающего изгибную жесткость изделий из новых древесностекловолокнистых композиционных материалов (ДСВКМ). Следует также отметить, что компоненты этих материалов занимают более 70 % их объема, что делает конечные композиты более экономичными.

В соответствии с выдвинутой научной идеей, концепцией и принятой методологией исследований, реализованных в представленной работе, предложены древесностекловолокнистые композиционные материалы на термореактивных смолах (например, ФАМ), способные обеспечить их монолитность и стойкость при действии комплекса физических факторов как в процессе виброформования, технологического прогрева и остывания, так и эксплуатации изделий на их основе.

Рассмотрение свойств двух основных укрупненных структурообразующих компонентов ДСВКМ - древесины и полимерного раствора на смоле ФАМ, а также опыт получения их первых составов показали, что некоторые из них не способствуют удовлетворению конструкционных и технологических

требований к материалу для изделий на их основе и не были исследованы ранее.

Например, древесина очень чутко реагирует на воду, проникающую в нее различными путями, особенно если она высушена. Ее набухание может быть объяснено тем, что при этом происходит сближение одноименно заряженных частиц увлажнителя, увеличивающих ее свободную энергию. При повышении температуры и увлажнении ухудшаются физико-механические характеристики древесины до предела насыщения, равного 30 %.

Водопоглощение КМ на смолах типа ФАМ осуществляется за счет диффундирования ее молекул в пространство между участками и звеньями сжатых макромолекул полимера, в результате чего возникает пластифицирующий эффект, снижающий их прочность и жесткость более, чем на 50 %. Происходит растворение компонентов связующего и уменьшение сил адгезии в контактной зоне полимер - наполнитель. Отвервденные мастики и растворы на этих смолах и песке так же, как и древесина, склонны к набуханию, при этом в КМ возникают влажностные напряжения, неодинаковые по величине и знаку.

Таким образом, установлено, что полимерная матрица ДСВКМ не гарантирует защиту заключенной в ней древесины и сама нуждается в защите от действия воды. Очевидно, что действие воды на древесный заполнитель ДСВКМ ускорится, если полимерная матрица потеряет свою монолитность из-за возникновения микротрещин под действием температурных напряжений уже в процессе отливки, которые могут достигать в центре изделия значений минус 4,0 МПа (сжатие), на поверхности - плюс 10 МПа (растяжение), и усадочных напряжений - плюс 4,0 МПа и минус 11,0 МПа соответственно. Положительным является факгг того, что, несколько не совпадая по времени возникновения, вторые соответственно гасят первые.

С позиций физико-химии поверхностей, химии полимеров, теории химических связей (Ю.С. Липатов, К. Шами) КМ и других известных теорий их структурообразования рассмотрены условия для создания монолитной микро- и макроструктуры как ДСВКМ в целом, так и СВКМ в частности.

Так установлено, что для смол, имеющих большие усадки (например, до 8 % у ФАМ), в зоне контакта со стекловолокном возможно появление значительных напряжений, поэтому влияние замасливателя, покрывающего его, оказывается положительным, т.к. он способствует их локализации и, в частности, при различии в модулях упругости и коэффициентах теплового расширения компонентов.

С позиций механики КМ, для успешной совместной работы полимерного связующего, стекловолокнистого и древесного заполнителей нужны определенные соотношения между условными модулями упругости и относительными удлинениями при растяжении пленок клеящей среды, волокон и минеральных наполнителей. В работе показано, что для разработанных композитов они близки к рекомендуемым, например, для стеклопластиков (Г.Д. Андриевская, Э. Плюдеман).

Изучение влияния адгезионной прочности на структурную целостность СВКМ и ДСВКМ показало, что природа адгезии в зонах раздела стекловолокно

и древесина - смола ФАМ определяется, по крайней мере, тремя типами связей: механическими, физическими и химическими. Установлено, что, как и следует из механической теории адгезии, ворсинки стекловолокна и волокна древесины в процессе охлаждения материала после отверждения оказываются прочно внедренными в полимерную матрицу, т.к. усадка связующего значительно превышает усадку стекловолокна и древесины. Однако для того, чтобы это внедрение произошло, должно осуществляться достаточное смачивание армирующих заполнителей олигомером, которое является необходимым условием хорошей адгезии и свидетельствует о наличии сильных межмолекулярных сил в зонах раздела.

Экспериментально установлено, что олигомер ФАМ является полярным к стеклу и древесине, о чем говорят величины краевых углов смачивания, которые малы - 14...15° и 5...8° соответственно, поэтому можно характеризовать смачивание заполнителей как хорошее. Величина адгезии зависит и от взаимодействия между поверхностью стекловолокна и компонентами древесины с ре-акционноактивными группами олигомера ФАМ (адсорбционная теория Де-Бройна - Мак-Лорена).

Анализ структурных схем молекул компонентов ДСВКМ показал очевидную возможность возникновения водородных связей, которым предшествует физическая адсорбция, осуществляемая Ван-дер-Ваальсовыми силами, активизирующими диполь-дипольное взаимодействие. Процесс завершается отверждением системы, т.е. возникновением сильных химических связей в процессе полимеризации.

Далее, в связи с необходимостью введения заполнителей, в том числе армирующих, количества которых являются определяющими для получения заданных механических характеристик ДСВКМ, исследовались возможности корректирования их макроструктуры. При этом изготовление изделий и их фрагментов происходило по предложенной раздельной технологии путем литьевого виброформования. Так, СВКМ, а затем ДСВКМ, были созданы в результате армирования полимерной матрицы на смоле ФАМ (при оптимальном ее содержании) и песке, состав которой (таблица 1) использовался затем при разработке составов СВКМ на андезите с характеристиками, приведенными в таблице 2, и ДСВКМ (таблица 3), с характеристиками, приведенными в таблице 4.

В 1994 г. на 36 пути Елецкого отделения ЮВЖД было уложено для первых эксплуатационных испытаний звено (решетка), включающее 15 шпал из данного вида ДСВКМ. Их испытания в звене продолжаются до настоящего времени, т.е. около 10 лет, и через них перевезено к апрелю 2003 г. 30 млн. т км брутто грузов руды КМА, несмотря на то, что на поверхности некоторых шпал после года эксплуатации появились мелкие трещины, которые были закрыты аэродромным герметиком, т.е. гидрофобизирующим составом, что позволило продолжить их эксплуатацию. Здесь, однако, следует указать, что примененная матрица на песке, как это было выявлено автором позднее, априори не способствовала образованию достаточно водостойкого КМ, т.к. молекулы воды, обладающие положительным электронным потенциалом (положительными акцепторными связями), легко внедряются в пространство между отрицательно

Таблица 1 - Базовый состав песчаной полимерной матрицы ДСВКМ на изделие массой 140 кг

Компоненты полимерной матрицы -к, Состав Объем в 1000 кг V, М,,% 1000, кг 100,% у,,кг/м3 ' Объем -V„B 140 кг Масса компонентов в изделии -V, г, Содержание компонентов Р, в 1 м3

м ч %по массе -М,

м3 кг

ФАМ 6,0 24,0 240/1140=0,2105 0,0294 33,5 468

БСК 1,5 6,0 60/1700=0,0353 0,0049 8,4 117

П (мк=1,2) 17,5 70,0 700/2600=0,2692 0,2190 98,0 1461

Итого 25,0, мм 100% 0,072 м3 139,9 кг = =140 кг 2046 кг

Таблица 2 - Нормативные механические характеристики СВКМ ФАМ

на андезите

Характеристика Среднее арифм значение Среднее квадрат отклонение Вариационный коэффициент Показатель точности опыта Коэффициент однородности Нормативная характеристика

Ор, МПа 9,00 0,17 1,85 1,44 0,97 8,5

Ер104, МПа 1,30 0,017 1,28 1,30 0,96 1,35

а^, МПа 34,0 3,00 3,57 0,95 0,88 30,0

Е^-104, МПа 1,40 0,033 2,38 0,64 0,93 1,30

Счи, МПа 19,0 1,00 5,26 1,42 0,84 16,0

Ечи104,МПа 1,65 0,050 3,13 0,81 0,91 1,50

V % 0,52 0,023 4,49 1,15 0,87 0,45

0,25 0,013 5,33 4,00 0,84 0,21

Рт, Т/М3 1,93 0,110 5,70 0,83 0,83 1,60/2,26

Осж90.МПа 22,0 0,67 3,00 0,82 0,91 20,0

заряженными ионами кварцевого песка, вызывая набухание и деструкцию материала.

Стало очевидным, что в реальных условиях эксплуатации изделий из ДСВКМ, как и другие подобные материалы, кроме механических будут испытывать более сложные воздействия - это, в первую очередь, воздействия воды в ее разных агрегатных состояниях, проливы растворов щелочей, солей, электрического тока и т.д., которые в сочетании с первыми способны разрушать или изменять их микро- и макроструктуры.

Таким образом, встала конкретная задача: в материале изделий специального назначения не должно возникать микротрещин при любых видах и сочетаниях перечисленных воздействий, т.к. они могут привести к аварийным ситуациям на производстве и транспорте.

Таблица 3 - Песчаный (базовый) состав ДСВКМ на изделие массой 165 кг и объемом 0,12 м3 (патент № 2098375 РФ)

Компоненты полимерной матрицы - к, Состав Объем в 1000 кг V,. М„% 1000,кг 100,%у,,кг/м3 ' Объем -V„ в 165 кг Масса компонентов в изделии (шпале) У,у, Содержание компонентов Р, в 1 м3

м ч %по массе- М,

м3 кг

ФАМ 6,0 20,33 203,3/1140=0,1783 0,0294 33,5 275

БСК 1,5 5,08 50,8/1700=0,0299 0,0049 8,3 68

П* 13,6 46,12 461,2/2600=0,1774 0,0292 75,9 623

ПМ (АН)'" 3,8 12,88 128,8/2600=0,0495 0,0082 21,3 175

СВ" 0,1 0,34 3,4/2700=0,0013 0,0002 0,50 4

Щ 4,5 15,25 152,5/500=0,3050 0,0503 25,0 205

Итого: 29,5 м.ч. 100% 0,122« 0,12 м3 164,5« «165 кг 1350 кг

Примечание - "Песок с мк=1,5 и ПМ могут быть заменены на песок с мк=1,2, "СВ - жгут из волокон стекла алюмоборосиликатного состава, " АН - андезитовая мука

Таблица 4 - Нормативные механические характеристики ДСВКМ со щепой

Характеристика, МПа Среднее арифм значение Среднее квадратич отклонение Вариационный коэффициент Показатель точности опыта Коэффициент однородности Нормативная характеристика

9,60 0,87 9,03 2,71 0,73 7,0

ЕРЮ4 1,37 0,057 4,14 1,20 0,88 1Л

22,0 0,67 3,00 0,82 0,91 20,0

Есж-Ю4 1,30 0,073 5,64 1,54 0,83 1,1

24,0 1,33 5,56 1,50 0,83 20,0

Е,„-Ю4 1,50 0,067 4,14 1,20 0,87 1,3

ПБ-ПБ тск 8,50 0,33 3,92 1,06 0,88 7,5

-Д-ПБ ск 8,50 0,53 6,20 1,63 0,81 7,0

Д-ПБ 'ш 15,00 1,00 6,67 1,80 0,80 12,0

35,0 3,33 9,52 2,54 0,71 25,0

0,50 0,017 3,33 0,90 0,90 0,45

£сж,% 0,70 0,170 2,38 6,57 0,93 0,65

рш, т/м3 1,20 0,07 5,57 1,56 0,83 1,0/1,4

В ходе ее решения были исследованы зависимости основных механических характеристик полимерной песчаной матрицы ФАМ от содержания в ней структурообразующих компонентов ДСВКМ- модифицирующих наполните-

лей (графитовая мука, мука из пиритных огарков), замедлителя реакции кристаллизации бензолсульфокислоты (БСК) и армирующих заполнителей (стек-лосетка и кусковые отходы переработки древесины - щепа), которые вводили в ее состав вначале порознь, а затем одновременно. В подавляющем большинстве случаев эти зависимости были представлены математическими моделями в виде полиномов третьей степени и построенными с их использованием кривыми, что подтверждалось минимальными значениями сумм квадратов отклонений и возможностью количественно и качественно оценить физический смысл процессов при формировании микро- и макроструктуры, включая армирование, КМ. Основные зависимости приведены в таблице 5 и на рисунках 1,2,3 и 4. Таблица 5 - Зависимости основных механических характеристик промежуточных композитов на смоле ФАМ от содержания структурообразующих компонентов

Формула зависимостей Количество структурооб- Значения

характеристик от содержания структурообразующих компонентов разующих компонентов, %, соответствующее максимальной максимальных характеристик в точке экстремума

характеристике кривых

1 2 3

Графитовая мука (Гр)

а,и=11,2-1,01 Гр+0,67Гр2- 5,0 12,57 МПа

-0,083Гр3

£„,=0,60+0,01Гр+0,058Гр- 4,2 1,94 104МПа

-0,0085Гр3)104

Осж =83,36-32,39Гр+16,68Гр2- 4,3 92,68 МПа

-2,00Гр3

Е,^ =(2,34-0,049Гр+0,026Гр2- 4,6 2,37-104 МПа

-0,0<)ЗГр3)104

ер=0,028+0,0062Гр+0,064Гр2- 5,0 0,57 %

-0,00875Гр3

Мука из пиритных огарков (ПО)

0та=18,85+2,35ПО- 5,0 23,85 МПа

-0,32П02+0,01 ПО3

ЕЧИ=(1,7+0,129ПО- 4,2 1,91 104 МПа

-0,0255П02+0,0016П03) 104

Осж =82,29-30,7ПО+ 12Д7П02- 5,0 91,8 МПа

-1,15П03

Есж =(2,14-0,139Г10+0,1127П02- 5,9 2,98-104 МПа

-0,011П03) ю4

ер =0,029+0,22ПО- 4,6 0,531 %

-0,024П02+0,00002П03

Окончание таблицы 5

1 2 3

Стеклосетка (СС)

О чи =11,5-2,28СС+5,74СС2 --0.98СС3 3,7 31,5 МПа

Е чн =( 1,69-0,49СС+0,21 СС2- 1 -0,026СС3)-104 3,6 1,4310"МПа

<5 ж =84,16-44.21СС+25,1ЗСС2--4.09СС3 3,0 67,27 МПа

Есж=(2,14+0,0464СС--0,0058СС2+0,00014СС3)-104 3,6 2,22-104 МПа

£ р =0,025-0,02СС+0,15СС2-0,ОЗСС3 3,6 0,50 %

Щепа (Щ)

Очи =11,4—1,75Щ+0,29Щ2--0,0 ПЦ3 14,6 16,68 МПа

Ечи =(1,7-0,03Щ+ +0,00347Щ2-0,00011Щ3)-104 12,7 1,66-104 МПа

О^ =83,62-3,85Щ+0,505Щ2--0,016Щ3 16,5 85,76 МПа

ЕСЖ=(2,14-0,027Щ+ +0,0035Щ2-0,00012Щ3)-104 13,4 2,12-104 МПа

е р =0,029-0,0025Щ+0,00205Щ2--0.000085Щ3 15,3 0,17%

Они позволили установить оптимальное содержание компонентов в КМ, выявить зону благоприятных свойств (ЗБС) и сделать следующие общие выводы:

1. Введение в базовый состав полимерной матрицы ФАМ графитовой и пиритовой муки повышает прочностные и упругие характеристики КМ, а также водостойкость, однако увеличение содержания графитовой муки в смеси приводит как бы к «смазке» частиц структуры отвержденного композита, их «скольжению» под нагрузкой. Такой же эффект наблюдается и при введении глицерина. Можно также утверждать, что первая (Гр) выполняет гидрофобизи-рующие функции, снижая проницаемость открытых пор для проникновения воды, а вторая (ПО), введенная в оптимальных количествах, кроме улучшения физико-механических свойств композита, увеличивает его плотность, а значит и водостойкость, за счет взаимодействия разноименных заряженных частиц диоксидов кремния и железа, содержащихся в песке и пирите.

2. Роль армирующего заполнителя - щепы - заключается в повышении изгибной прочности ДСВКМ и снижении его массы. С этим связана необходимость ее высушивания до влажности 7...8 %, что, кроме этого, обеспечивает

о^.о^.МПа

(ЕСЖ>ЕЧИ) 1<Г,,МП.1.у%

(ЕСЖ,ЕЧИ) 10, МПа. £„,%

б пог

Рисунок 1 - Графитовая мука (Гр)

<7чи,асж,МПа (Ест.Ечи)-104мПа ■•,.*.

ПО, %

Рисунок 2 - Мука из пиритных огарков (ПО)

<Е„.Ь„) Ю4 МПа ь.Л

ГГ. к

Рисунок 3 — Стеклосетка (СС)

тгй—нГ

Рисунок 4 - Щепа (Щ)

пропитку древесины смолой ФАМ, которая, проникая в поры древесины в процессе отливки, отверждается в ней, защищая от гниения. Однако, как показали дальнейшие исследования, такой защиты оказалось недостаточно.

3. Стеклосетка повышает изгибную прочность, предельную растяжимость и трещиностойкость ДСВКМ, однако размещение ее по всей высоте поперечного сечения из-за ее высокой стоимости нецелесообразно, т.к. функциональная роль этого заполнителя заключается, в первую очередь, в повышении названных величин в нижних и верхних слоях поперечного сечения, например, шпалы, подвергающейся действию знакопеременных нагрузок.

Аналогичные результаты по значениям характеристик (ачи, асж, Ета,

Есж и Ер) были получены с использованием статистического метода планирования активного эксперимента, а именно ротатабельного плана для 4-х факторов второго порядка, приведенного в диссертации.

Например, регрессия, представляющая зависимость предела прочности при изгибе от содержания основных структурообразующих компонентов ДСВКМ, имеет вид:

0^= ^Х,, Х2, Х3, Х4) = 10,04 + 21,7-Х, + 18,0Х2 - 7,5-Х3 + 1,78-Х, -

- 0,93-Х,-X, + 1,36-Х2-Х2 + 0,56-Хз-Хз - 3,36X4X4 + 0,55-Х,-Х2 - (1)

- 0,71 Х,-Х3 + +0,21-Х,-Х4 - 0,13Х2-ХЭ - 0,26-Х2Х, + 0,89-Хз-Х,,

где Хь Х2, X] и Х4 - содержание компонента в составе (%): X, (Гр)=4,0; =5,0; Х3 (СС)=4,0; Х4(Щ)=7,5.

а„и= 10,04 + 21,7-4 + 18,0-5 - 7,5-4 + 1,78-7,5 - 0,93-4-4 + 1,36-5-5 +

+0,56-4-4 - 3,36-7,5-7,5 + 0,55-4-5 - 0,71 4-4 + 0,21-4-7,5 - 0,13-5-4 -

- 0,26-5-4 + +0,89-4-7,5=287,16 - 257,59=29,57=30 МПа.

В результате использования уравнений регрессии получены составы и характеристики ДСВКМ, практически адекватные найденным с помощью предложенной аналитико-графической методики, основанной на применении полиномов третьей степени, о достоинствах которых уже говорилось. Кроме этого, необходимо фактическое подтверждение величин полученных характеристик путем эксперимента, так как зависимости не поддаются прямой оптимизации, а составы, соответствующие им, различны. При четырех факторах не учтены также смола ФАМ, БСК и песок, безусловно влияющие на характеристики проектируемого КМ и синергетические эффекты, поэтому в дальнейших исследованиях приняты составы, приведенные в таблицах 6, 11 и 12. Увеличение количества щепы (до 11, 7 %) в них продиктовано необходимостью снижения массы изделий до величины - 1,1... 1,5 т/м3. Это оправдано хотя бы потому, что при введении в состав ДСВКМ одновременно всех компонентов, значение характеристик соответствуют или превышают заданные. Так, на основании проведенных исследований впервые получен расчетный модифицированный состав ДСВКМ, ставший после некоторой корректировки производственным (таблица 6), и его механические характеристики (таблица 7).

Таблица 6 - Модифицированный состав ДСВКМ со щепой на одно изделие и 1 м3 с использованием патента № 2098375, данных таблицы 5 и рисунков 1,2,3 и 4

№ п/п Компоненты ДСВКМ, К, Состав Содержание компонентов, Р,

м ч % по массе - М, в изделии в 1 м3

1 2 3 4 5 6

1 ФАМ 5,58 18,6 33,6 280

2 БСК 1,38 4,6 8,4 70

3 ПиПМ 16,35 54,5 98,0 817

5 Гр 1,17 3,9 7,0 58,0

6 ПО 1,17 3,9 7,0 58,0

7 СС 0,84 2,8 5,0 42,0

8 Щ+ОММ* 3,51 11,7 21,0 175

Итого' 30,0 м ч 100% Р„=180 кг 1500 кг

Примечание' ОММ - отработанное машинное масло, применяемое для защиты заполнителей

В таблице 7 достаточно явно просматривается роль синергетических эффектов взаимодействия различных структурообразующих компонентов этих материалов, вводимых в состав порознь и одновременно, и неаддитивность полученных конечных характеристик КМ. Это позволило, с использованием полиномов таблицы 5, подсчитать их значения при количестве вводимых компонентов, признанным экономически целесообразным. Таблица 7 - Сводная таблица максимальных механических характеристик промежуточных композитов, получаемых на стадиях создания ДСВКМ, а также проектируемого - при одновременном введении наполнителей и заполнителей

Композиционные материалы Содержание компонентов Средние арифметические величины характеристик

_сж пч _и °ПЧ Е сж Е„ Рп.

МПа % т/м3

1 2 3 4 5 6 7 8

Полимер-раствор на песке (мк=1,2) ФАМ.БСКП 1 0,25-6,8 85,0 11,2 2,14 104 1,71 104 0,029 2,00

Полимербе-тон со щебнем ФАМ БСК П ЩБ 1 0,24'3,9 5,4 67,0 10,8 1,90 104 2,30 104 0,028 2,40

Окончание таблицы 7

1 2 3 4 5 6 7 8

Полимер-раствор + графитовая мука % Гр от массы матрицы 5,0 93,0 12,6 2,37-104 1,94 104 0,57 2,0

Полимер-раствор + мука из ПО % ПО от массы матрицы 5,0 91,8 23,0 2,98 104 1,90-104 0,53 2,0

Полимер-раствор + ст. сетка % СС от массы матрицы 3,6 67,3 31,0 2,22-104 1,43 Ю4 0,51 1,90

Полимер-раствор + щепа % Щ от массы матрицы 15,0 85,0 16,7 2,0Ю4 1,60-1О4 0,17 1,40

СВКМ 100% (таблица 1) 34,0 9,0 1,40-Ю4 1,60-1 о4 0,52 1,80

Полимер-раствор + глицерин % от массы матрицы 0,1 68,6 14,2 1,09 104 1,20 104 0,47 1,9

ДСВКМ на песке и добавках Состав по таблице 6 77,0 24,0 1,20-104 1,30 104 0,50 1,50

ДСВКМ на песке, добавках и щебне Состав по таблице 12 25,4 26,8 1,80 104 1,70 104 0,40 1,60

Древесина с \У=12 % 100% (эталон) 45,0 102 1,20-104 1,25-10" 0,08 0,51

Ранее были получены физико-механические характеристики образцов, отлитых из первых видов ДСВКМ, под действием различных видов нагрузок, создающих в их объеме линейное напряженное состояние, т.е. растяжение-сжатие и чистый изгиб, но совершенно отсутствовали данные о влиянии на этот материал таких физических факторов, как температура, усадка и набухание его компонентов под действием воды.

Численные значения максимальных напряжений и деформаций, возникающих в нем под их действием, невозможно было получить без анализа напряженного состояния в объеме материала. Однако для его проведения было необходимо выполнить следующие обширные предварительные исследования.

Были экспериментально определены значения модулей упругости, коэффициентов Пуассона и их отношений, позволившие подтвердить, что древесина конкретного вида сосны обладает свойствами ортогональной анизотропии, т.е. является ортотропным телом (таблица 8), т.к. в литературных источниках приведены крайне противоречивые (по различным причинам) значения этих характеристик, не позволявшие их использовать.

Таблица 8 - Данные автора по определению отношений постоянных упругости древесины сосны, позволяющих считать ее ортотропным телом

Напряженное М-га /Е! ^аг /Е? Щг/Е? Ип/Е? Ша/Е; йа, /Е,Р

состояние 1/10"4,1/МПа

1 2 3 4 5 6 7

Растяже- 0,50 0,03 0,53 0,45 0,59 0,03

ние 1,0 ~ 0,06 0,06 0,051 1,0 0,051

=0,50 =0,50 =8,83 =8,82 =0,59 =0,588

0,50=0,50 8,83*8,82 0,590^0,588

Принимаем - 0,50 Принимаем - 8,82 Принимаем - 0,59

Сжатие 0,50 0,03 0,53 0,45 0,59 0,03

1,2 0,07 0,07 0,06 1,2 0,06

= 0,417 = 0,428 = 7,57 = 7,50 = 0,492 = 0,500

0,417*0,428 7,57*7,50 0,492*0,500

Принимаем - 0,42 Принимаем - 7,54 Принимаем - 0,50

Полученные данные дали возможность использовать известную систему уравнений обобщенного закона Р. Гука, подставляя в нее найденные соотношения, связывающие между собой постоянные упругости древесины:

1 ц ц„ 1 ц*

е. =---ст.--о,; е. =---ог--ст.,

Ег Еа Е, " Е, Ег Еа

а Еа Ег г Е, " Еа Ег ' Ег Е( ' Еа Е,

В таблице 8 и формулах (2): ег, Еа, е, - полные относительные упругие деформации в направлении осей ог, оа и о1; Ег,Еа и Е, - модули упругости древесины в направлении тех же осей; цга, ц.,,., д,,,^ и - коэффициенты Пуассона древесины, первые индексы которых указывают направление поперечной деформации, а вторые - направление действия нормальных напряжений стг ,ста и ст, по осям «г», «а» и «Ъ>.

После подстановки в эти уравнения найденных конкретных величин характеристик упругости древесины сосны, применявшейся в наших исследованиях, можно было получить значения стг ,ста и ст( при известных ег, £а, е, или наоборот.

Установлена линейная зависимость модулей упругости и пределов прочности основных компонентов ДСВКМ — полимерной оболочки из СВКМ ФАМ и заполнителя — древесины сосны от температуры, и впервые получены по данным экспериментов 15 формул, позволяющих вычислять величины этих характеристик в диапазоне температур от 0 до 100 °С по направлению одной из главных осей анизотропии древесины («I») с максимальными значениями фиксируемых деформаций (таблица 9).

Температура, равная 100 °С, является критической, т.к. при ней в древесине начинает происходить распад пентозанов - носителей ее механической

Таблица 9 - Зависимости механических характеристик основных компонентов ДСВКМ - древесины (Д) и полимерной оболочки (ПО) из СВКМ ФАМ от температуры

№ п/п Эмпирическая формула Значение х при темпе арактеристик ратуре, МПа Температурные коэффициенты

20 °С 60 "С по прочн Кт-бо°с по жестк Пт«60 «с

1 Е£о=(1,82-0,092Т) 104 1,64 10" 1,24 104 0,76

2 Е„*=(1,84-0,01Т)104 1,64-104 1,24-104 0,76

3 * Ед' ™ =(0,057-0,ОООЗЗТ) 104 0,05 МО4 0,037-Ю4 0,73

4 ЕдЖ* =(0,062-0,0001Т)-104 0,06-104 0,056-104 0,93

5 ЕР г =(0,062-0,0001Т) 104 0,06-104 0,056 104 0,93

6 ЕдЖ г =(0,077-0,000351)-104 0,07 104 0,056 104 0,80

7 ЕдЯ =(1,35-0,0058Т) 104 1,24 104 1,00 104 0,81

8 Еджа=(1,1-0,00166Т)104 1,07 104 1,00 104 0,99

9 стпо от =20,15-0,056Т 19,03 16,79 0,88

10 °пю.пч =21,33-0,0584Т 20,16 17,83 0,88

11 °дпч т =7,86-0,025Т 7,36 6,36 0,86

12 Тд1^™ =8,23-0,065Т 6,93 4,33 0,63

13 С^=3,636-0,0178Т 3,28 2,57 0,78

14 °дпч ПВ =5,5-0,0015Т 5,47 5,41 0,99

15 =5,3-0,005Т 5,20 5,00 0,96

Примечание - *ПВ - поперек волокон

прочности, а в СВКМ - термическая деструкция отверждснного олигомера ФАМ. Предложена формула для подсчета температурных напряжений на поверхности изделия из ДСВКМ, уточняющая известную формулу В.В. Патурое-ва

о-- =<«— <£Г ~к (3)

где атмакс и а,.мин - коэффициенты температурных деформаций (1/°С), уточняемые для конкретной температуры в центре изделия (Тмакс, °С) и на его поверхности (Тмян, °С); Тот - температура отверждения изделия; ЕрВКМ - модуль

упругости при растяжении СВКМ при 0°С, МПа; К - коэффициент пропорциональности, МПа/°С; \\1 - коэффициент релаксации температурных напряжений, равный 0,6...0,7; ц - коэффициент Пуассона, равный для СВКМ 0,24...0,32.

В ней использованы новые результаты, полученные автором при исследовании влияния температуры на величины модуля упругости СВКМ и коэффициентов температурного расширения. Показано, что эгаоры нормальных напряжений в сечениях куба, представляющего собой субстанциональную модель ДСВКМ, изготовленную по реальной технологии литьевого виброформования и принятого нами за объект исследований, совпадают с главным направлением упругости древесины «a», «t» и «г» и ограничиваются параболой. Это позволяет подсчитать, например, при известном напряжении на поверхности изделия максимальные напряжения в его центре и наоборот.

Максимальные растягивающие напряжения, равные 9,9 МПа, воспринимаются внешним слоем полимерной оболочки куба из ДСВКМ, а у поверхности деревянного, заключенного в оболочку из СВКМ, они практически равны нулю. Эти напряжения выше, чем предел прочности СВКМ при растяжении - 9 МПа (см. таблицу 2).

Сложившаяся ситуация была бы крайне опасна, так как уже на заключительном этапе отверждения полимерного раствора или в процессе охлаждения материала на поверхности образцов, а, значит и изделий, могли бы возникнуть температурные трещины. Это часто и происходит, если не соблюдаются необходимые технологические приемы, например, ограничение температуры прогрева до 60 °С. Их появление было бы неизбежно, если бы практически одновременно с процессом саморазогрева мономера ФАМ при отливке изделия из ДСВКМ, а также последующего сухого прогрева его в термокамере в течение 8... 10 часов при температуре выше 60 °С не начинался процесс усадки, сопровождающийся появлением внутренних напряжений обратного знака.

Установлено, что процесс усадки при отверждении полимерного раствора ФАМ протекает неравномерно во времени t и может быть представлен экспоненциальной функцией. Вначале он достаточно интенсивен в связи с саморазогревом его при экзотермической реакции полимеризации, затем раствор густеет, и с этого момента свободным деформациям его усадки начинают препятствовать элементы древесного заполнителя.

На основании изложенного, во-первых, применено условие равновесия внутренних усилий в кубе из ДСВКМ, возникающих в нем при усадке, а именно активных усадочных в оболочке из СВКМ и реактивных - по граням кубика из древесины, перпендикулярных этому усилию. Такой подход позволил вывести в упругой постановке задачи формулы для подсчета усадочных деформаций (епоу) и напряжений (стпоуТ) по направлениям нормалей «а», «г» и «t» при

температуре 20° и 60 °С и построить эпюры усадочных и суммарных с температурными напряжений, а именно

е =УдЧп0+т)-1п1]=^1п0 + т)=Упо lg(1 + m), (4)

т т т Ige

где ш = ЕП0 А„0 / Ед-Ад; Ад - площадь грани деревянного кубика, равная 4,5 -4,5=20,25 см2; Ап0 = А^ - площадь возможного отрыва полимерной оболочки, равная Адсвкм - Ад =7,0-7,0 - 4,5 -4,5=28,75 см2; Е„0 - модуль упругости

СВКМ при растяжении (или сжатии), зависящий от времени отверждения и температуры Т; Ед - то же древесины; Упо - конечная величина усадки полимерного раствора ФАМ, равная 0,002.

Сжимающие напряжения усадки на поверхности полимерной оболочки (ПО), например, при температуре прогрева Т=60 °С вычисляются по формуле

ежа _ гежл „ежа » /« /-«л

"поуТ=60°С _ ЕдТ=60°С 'БдТ=60°С ' Ад/Апо '

где 8дут=бо°с = Упо -Епоут=б0»с = 0,002-0,0011 = 0,0009.

Рассмотрен и второй дополнительный вариант распределения внутренних усилий в кубе из ДСВКМ, в котором предлагается ввести усилия сдвига, возникающие при отверждении мономера ФАМ по его вертикальным (по направлению нормали «а») граням в зоне раздела СВКМ - древесина в результате постепенного образования адгезионных связей различной природы и являющиеся реактивными по отношению к усадочным усилиям по тем же граням. Однако этот вариант оказался менее опасным, чем первый.

Для выявления величин напряжений в опасных точках на гранях деревянного кубика по направлению нормалей «а», «г» и «Ь>, возникающих в результате набухания полимерной оболочки и давления на нее набухающего древесного заполнителя при всестороннем увлажнении куба из ДСВКМ, были построены эпюры соответствующих напряжений, а также эпюры суммарных напряжений от действия всех рассмотренных физических факторов. Найдены величины главных напряжений, равные ст^Ю^З МПа, а2=3,96 МПаи ст3=0,31 МПа, определены через направляющие косинусы положения главных площадок, а затем величины главных относительных деформаций, которые подсчитывали по формуле (6).

Главные относительные деформации для осей I—г:

= 10,0 10"3 > е^и = 3,4 • Ю-3 > е^акс = 6,610 Ю"3; (6)

= 1,528 • КГ3 < = 4,4 • 10"3 < = 8,7 • 10"3.

С учетом найденных значений величин и применением расчетных характеристик материала была подсчитана реальная толщина оболочки из СВКМ, равная 20...30 мм, обеспечивающая прочность ДСВКМ при расчете по первому предельному состоянию.

Однако, наибольшую опасность представляет величина главной относительной деформации (расчет на трещиностойкость) по направлению между осями «Ъ> и «г», равная 0,01, или 1 %. Она выше, чем максимальная относительная деформация СВКМ при начале трещинообразования, равная 0,0066,

или 0,66 %. Так как аналогичная деформация без учета действия воды составляла 0,48 %, то это означало, что ее действие повысило деформации СВКМ в 1,4 раза. И все же из этого не следовало, что трещины в полимерной оболочке должны появиться, т.к. снижение величины модуля упругости СВКМ при растяжении под действием воды должно уменьшить и фактические напряжения в ней.

Изложенные результаты позволили поставить конкретные задачи дальнейших исследований, заключающиеся в необходимости разработать специальную защиту поверхности полимерной оболочки от проникновения воды к древесному заполнителю, а также защиту от нее самой древесины, предохраняя ее тем самым от набухания и гниения, а также несколько изменить состав СВКМ, увеличив его предельную растяжимость и водостойкость путем дополнительной модификации или повышения жесткости всего изделия.

Еще одно подтверждение необходимости проведения этих исследований было обнаружено после того, как была выявлена часть полных относительных деформаций, вызванных давлением стесненного набухания кубика из древесины на полимерную оболочку. После подсчета его абсолютных деформаций, а затем относительных деформаций ребер куба из ДСВКМ, оказалось, что при увеличении толщины оболочки с 12,5 мм до 27,5 мм, т.е. в 2,2 раза, они оказались ниже предельной растяжимости этого материала, однако сами деформации уменьшились лишь в 1,5 раза. Вывод таков: простое увеличение толщины оболочки не решает полностью проблему защиты древесины от набухания, следовательно, необходимо произвести обработку ее поверхности, а затем изделия, гидрофобизирующими растворами и оценить их эффективность.

В экспериментах использовали растворы в керосине жидкого каучука, низкомолекулярного полиэтилена (НМПЭ), дивинилстирольного термоэласто-пласта с канифолью (ДСТ), эфира глицериновой таловой канифоли при температуре 110... 120 °С (ЭГТК), а также кубовые остатки ректификации стирола малеинового ангидрида (КОРС), отработанное машинное масло (ОММ) с добавлением графитовой муки и др. Простейшим вариантом технологии гидро-фобизации поверхности древесного армирующего заполнителя и модификации его в объеме следует признать сушку до влажности 8...12 %, а затем пропитку горячим ОММ, доводя насыщение древесины до 30 %.

Были проведены эксперименты по определению абсолютных деформаций ребер куба из ДСВКМ, погруженного в воду, позволившие установить, что в оболочке куба из СВКМ толщиной 12,5 мм, не обработанной гидрофобизи-рующим раствором, через 2 месяца выдержки в воде возникают трещины под углом, практически совпадающим с углом наклона главной площадки с наибольшим главным растягивающим напряжением, равным 62°, что полностью подтвердило правильность теоретических расчетов, выполненных ранее.

Обработка поверхности куба растворами НМПЭ и ДСТ плюс канифоль в керосине уменьшает относительные деформации в 2...3 раза. При одновременном увеличении толщины оболочки до 30 мм можно гарантировать трещино-стойкость ДСВКМ в наиболее опасные, в смысле обводнения изделий, осенне-

зимне-весенние периоды и далее до конца заданного срока их эксплуатации (таблица 10, п. 4 и 5).

Таблица 10 - Относительные деформации кубов из ДСВКМ, погруженных в

воду, по направлению оси «Ь> деревянных кубиков, заключенных в них

Размеры кубов из ДСВКМ и древесины, виды обработки Величина относительной деформации (%) на время Состояние образцов

поверхности экспозиции,сут

1 30 60 90

1 2 3 4 5 6

1 Размеры кубов- 70x70x70 и древесины 45x45x45 мм без обработки поверхности 0,016 0,21 0,39 Разру ше- ние Все три образца разрушились на 62, 65 и 68 сут Возникли трещины под углом 60 . 70°

2 То же с обработкой раствором НМПЭ в керосине в 0,012 0,12 0,16 0,18 Образцы разрушились на 110 . 130 сут

три слоя

3 То же с обработкой раствором ДСТ плюс канифоль 0,01 0,08 0,10 0,13 Образцы были вынуты из воды, т к деформации

в керосине в один слой прекратились

4. Размеры кубов 100x100x100 и древесины 45x45x45 мм 0,00 0,05 0,08 0,11 Принято решение продолжить испытание до 6 месяцев

без обработки поверхности

5 То же с обработкой раствором ДСТ + канифоль в 0,00 0,00 0,05 0,06 Тоже

керосине в один слой

Были проведены эксперименты по выявлению стойкости образцов из ДСВКМ, не покрытых и покрытых раствором ДСТ плюс канифоль в керосине, погруженных в воду, затем испытанных на чистый изгиб. Получены аппроксимирующие функции, с высокой точностью представляющие данные эксперимента и позволяющие определить величину коэффициента стойкости, равную на конец заданного срока эксплуатации шпал - 40 лет, в первом случае -0,47...0,48, а на 260 сут. -0,50...0,51. Во втором, при усилении ДСВКМ дополнительным армирующим каркасом на оба контрольных срока он равен 0,76 (рисунок 5).

Так как условиями эксплуатации не предусмотрено постоянное нахождение изделий из ДСВКМ в воде, т.е. они периодически высыхают, то, следовательно, характеристики будут восстанавливаться, поэтому приведенные значения коэффициентов стойкости являются минимальными.

Переходя к методам прогнозирования и оценки длительной прочности ДСВКМ при изгибе без и с одновременным обводнением образцов, автор поставила своей целью вначале рассмотреть свойства и упругие характеристики разрабатываемого ДСВКМ, т.е. установить предел справедливости закона Р. Гука, который широко используется в материаловедении. Так, релаксацион-

ОЛ

о.с

1,С

0.1

С '№'"-1,009-0.405(1-0*"')-0,121(1 V

0.76

0.5"

II»

о энсл ДСВКМ с кар« ■ энсл ДСВКМ со щеп

I еуг -+15 10

0.4

0 5 10 15 20

во

240

260

Рисунок 5 - Зависимости К™ "(О от времени экспозиции в воде I по результатам испытаний образцов на чистый изгиб

ным методом Огаркова-Планиды, использованным автором для случая изгиба и применившим аналитическую обработку результатов, были найдены условные предел пропорциональности - МПа и упругости - а™"=14

МПа по результатам испытаний на чистый изгиб серии образцов (7 шт) размером 700x80x80 мм, например, помещенных в воду, и начальным пределом прочности, равным 18 МПа.

Величина этих пределов была использована на следующем, одном из важных и трудоемких, этапов в исследовании свойств ДСВКМ - это изучение процесса его ползучести, в частности при изгибе, наличие которой всегда сдерживала возможность применения КМ в несущих конструкциях.

Рассмотрим этот процесс на примере образцов из ДСВКМ, погруженных в воду, предварительно обработанных раствором ДСТ плюс канифоль в керосине (рисунок 6). Установлено, что при напряжениях о01<ст™ ползучесть ДСВКМ можно характеризовать как условно затухающую, вернее она является установившейся ползучестью с крайне низкой скоростью деформирования.

При продолжительном действии нагрузок через некоторый достаточно большой отрезок времени и прогибы ползучести могут достичь значения - прогиба, соответствующего пределу пропорциональности -о™.

Это произойдет тем быстрее, чем выше значение с01, т.к. при этом интенсивнее начинают развиваться высокоэластические деформации, роль которых при низких значениях напряжений крайне ограничена. Используя величины прогибов можно подсчитать значение мгновенного модуля упругости

ДСВКМ при чистом изгибе - Е^.

Рисунок 6 - Кривые ползучести образцов из ДСВКМ, помещенных в воду

При постоянных напряжениях о01, действующих в интервале о™<о01<о™, в образцах из ДСВКМ возникает три вида деформаций - упругие, высокоэластические и вязкие, а ползучесть при чистом изгибе можно характеризовать как установившуюся.

Скорость деформирования здесь, естественно, выше, но все же может быть достаточно малой. В указанном интервале напряжений соответствующие им прогибы ползучести достигают предельного значения - величины предельного упругого прогиба — тем быстрее, чем ближе постоянное напряжение в

образце - а01 к условному пределу упругости - о™ ДСВКМ.

При постоянных напряжениях ст01 выше условного предела упругости

ст™ в ДСВКМ происходит разъединение молекул отвержденной смолы ФАМ

на части и между собой, возникают необратимые пластические деформации, что ведет, в свою очередь, к появлению микротрещин, т.к. ее когезионная прочность ниже адгезионной прочности по контактам смола - наполнитель и смола - армирующий заполнитель. Это означает, что предел упругости материала выше предела длительного сопротивления, определяющим его долговечность, и не может быть использован в качестве такового.

Определяющим для практического использования экспериментальных кривых ползучести явился факт установления того, что точки перегиба на них при постоянных фиксируемых напряжениях имеют ординату, совпадающую с величиной полного упругого прогиба - f °, определенного релаксационным методом и равного 0,67-10"3 мм. С уменьшением величины постоянного напряже-

ния увеличивается время до момента достижения изгибаемым образцом этого прогиба (рисунки 6, 7 и 8). Так как зависимость носит явно криволинейный характер, то ее представляли с помощью аппроксимирующих функций, которые позволили определить минимальное значение напряжения, соответствующее пределу длительного сопротивления образцов из ДСВКМ (состав по таблице 6), покрытых гидрофобизирующим раствором, на конец заданного срока эксплуатации изделий из этого материала - 40 лет, т.е. его ожидаемую долговечность. Значения предела длительного сопротивления - о™^ находятся в пределах 9,0 МПа (рисунок 7), что подтверждает гипотезу о его практическом равенстве условному пределу пропорциональности, тогда, как и при испытаниях, проводившихся нами при постоянных температуре и влажности среды, оно оказалось абсолютным -а™=а™=11 МПа.

<С"(9. МПа ? а„=16 МПа (10 сут) Кдп!^^гисс>Л'т**>,'-в/18-0.50 \ Кда^(!-2в0 суг)-0,54 <1 ои«15 МПа (15 сут) \аш-14 МПа (20 сут) N^00,-12 МПа (40 сут) ам>=11 МПа (60 сут) *«э . / ^^ л "" МПа (90 сут) --_Оо7»в МПа (130 сут) <Сс-9,15 МПа

о7*»)1"-Р1+Р21апН<Р,1)-17,1»в.011апЬ(0.181) (Чет»Р<*Р;е)ф(-Р«1>-8,88+в,95(-0.25Ч 0^.-8,88 МПа ®гмсср*® МПа 1, сут-»15-10Э

О 20 40 60 80 100 120 1*0 160 180 10-10* 15-Ю3

Рисунок 7 - Зависимость постоянно действующих напряжений при испытаниях на ползучесть при чистом изгибе образцов из ДСВКМ, погруженных в воду, от времени появления на кривых ползучести точек перегиба

В свою очередь, коэффициент длительности К™ =0,51, а К™" =0,50, длительный деформационный коэффициент - п™=0,41, а п™"=0,40 (рисунок 8), что говорит о сохранении монолитности структуры ДСВКМ, подтверждает эффективность гидрофобизирующей защиты и оценивает ожидаемую долговечность этого материала, определенную предложенным методом. Кроме этого, отметим, что

К™в=<С"/аГ =9/18=0,50, /о™ =14/18=0,78 (7)

или 50 и 78 % от предела прочности при изгибе ДСВКМ соответственно. Это говорит о высоких упругих свойствах разработанного материала.

«) 10 , МПа

При<;=3.125-а*/Е"ГНЧИ= =3,125 140/0.65Ю*=0,0067 см

Е0,=0,91 (Юсуг) Еог^О.вб (15 сут) Ега=0,80(20сут)

Ем=0,68 (40 сут)

Еда =0,63 (60 сут) 3----£„=0,57(90 сут)

Е°"ЯИ*(0"|={Р,-Р2ехр(-Ра ()] 10-=(0.503+0,508вхр(-0.0251)] Ю-Е^^'т^ЧР^Р^^-РзЧ^Р.)"]) 1040,207^1,8826^ (1/0.068)° п™Д(«=15Юасут)("=Е^'*/Ечи"гн=0,Звю''/0,9810',=0,37 чимги=0,45-10*/0,98- 10"=0,4в

,7=0,51 (130 сут)

'дл ср*

п^-(1=2в0суг)=ЕГ;/Е'"

_1_

240 260

Рисунок 8 - Зависимость секущих модулей деформации, соответствующих точкам перегиба на кривых ползучести, от времени их появления при испытаниях образцов, погруженных в воду

В результате пробных отливок изделий из ДСВКМ были скорректированы их расчетные и получены производственные составы как для каркасного варианта армирования с дополнительным заполнителем в виде технологической щепы (таблица 11) или щепы из бывших в употреблении шпал (ШБУ), так и содержащие гранитный щебень (таблица 12), хотя последние исследования показали, что в случае проникновения воды к незащищенной поверхности изделия могут ослабевать адгезионные связи между отвержденной в присутствии БСК смолой ФАМ и щебнем, вызывая выкрашивание последнего. Таблица 11 - Модифицированный состав ДСВКМ с армирующим деревянным каркасом и заполнителем - технологической щепой (ТЩ) на изделие объемом 0,13 м3

Компоненты Состав Масса - Р, Содержание

ДСВКМ-(К,) компонента компонентов Р, в 1 м3

в изделии

м ч. % по массе - М, кг

1 2 3 4 5

ФАМ 6,0 14,63 21,2 159

БСК 1,5 3,66 5,3 40

П (мк=1,2) 17,5 42,68 61,8 465

Гр 0,8 1,95 2,9 22

ПО 1,2 2,93 4,3 32

сс 0,5 1,22 1,8 14

тщ+омм 0,4 9,76 14,2 106 (0,21 м3)

д+омм 9,5 23,17 33,6 253(0,42 м3)

Итого 41 м ч 100 % Р„=145 кг Р,=1091 кг

Основные характеристики ДСВКМ этого состава таковы: о™ = 35,0 МПа, а™=17,0 МПа, а™ =27 МПа, Е™н=1,08 104 МПа, осм= 9 МПа, Рп1 =1,1 т/м3. Коэффициенты химстойкости в: серной кислоте (70 %) - 0,90, едком натре (10%) -0,85, соляной кислоте (27%)-0,95, маслах (20...80 %) - 0,90, керосине (100 %) - 0,94; морозостойкости (цикл) - 0,75; атмосферостойкости (10 лет)-0,75.

Таблица 12 - Модифицированный состав ДСВКМ, армированный кусковыми отходами переработки древесины и щебнем на одно изделие объемом 0,12 м3 (патент № 2215705)

Компоненты ДСВКМ, к, Состав Масса-Р, компонента в изделии Содержание компонентов Р, в 1 м3

м.ч. % по массе - М, кг

1 2 3 4 5

ФАМ 6,0 14,63 27,8 232

БСК 1,5 3,66 6,8 57

П(мк=1,2) 17,5 42,69 81,1 676

Гр 0,8 1,95 3,6 30

ПО 1,2 2,92 5,8 48

СС 0,5 1,22 2,4 20

Щ+ОММ 4,0 9,76 18,5 164(0,31 м1)

ЩБ 9,5 23,17 44,0 367

Итого: 41 м.ч. 100 % Р„=190 кг Р,=1594 кг=1600 кг

Основные характеристики ДСВКМ этого состава таковы: а™ = 77 МПа, о™ =35,0 МПа, о™= 24,0 МПа, оск = 8,7 МПа, авн= 37,0 МПа, Есж = =1,2104 МПа, Е,и= 1,3 104 МПа.

Первый состав рекомендован для отливки брусьев стрелочных переводов, второй - использован для отливки шпал, которые прошли полигонные и стендовые испытания во ВНИИЖТ. Результаты исследований автора внесены в новый, дополненный им, вариант технических условий № 5340-001-02068097-96 (2001) и регламентов.

Разработаны схемы технологических линий по отливке изделий из ДСВКМ, например, со щепой и щебнем (рисунок 9) и ДСВКМ, снабженного армирующим каркасом из низкосортной древесины. Это наиболее экономичный вариант налаживания их серийного производства, предусматривающий использование оборудования и пустующих площадей существующих шпалорез-ных цехов и заводов. Они использованы при создании производственных участков в городах Ельце, Липецке и Воронеже.

По чертежам, разработанным в ВГЛТА, в ООО «Рета» (г. Воронеж) изготовлены опалубки для отливки изделий брускового типа, например, шпал из ДСВКМ, отличающиеся от ранее используемых тем, что они снабжены специальными приспособлениями, позволяющими фиксировать не только положение болтов шпилек узла крепления рельсов к шпалам, но и постоянный размер

Рисунок 9 - Технологическая схема изготовления изделий из ДСВКМ на щебне и заполнителе в виде кусковых отходов переработки древесины

межрельсовой колеи - 1520 мм. Кроме этого, болты могут быть извлечены из их массы простым вывинчиванием, а опалубки имеют съемные ограничительные решетки, которые обеспечивают толщину защитной полимерной оболочки, равную 25.. .30 мм.

В опалубках отливали шпалы для установки их на экспериментальном кольце ГУП ВНИИЖТ (рисунок 10), применяя состав ДСВКМ, приведенный в таблице 12. Сравнение теоретического расчета и результатов испытаний полушпал и шпал из ДСВКМ во ВНИИЖТ показало, что фактические величины напряжений, соответствующие пределу прочности при изгибе, на 34 % выше необходимых расчетных, и они должны выдерживать эксплуатационные нагрузки на ось, равные 230 кН, что и подтвердилось в результате их полигонных испытаний.

Кроме этого, в ООО «Рета», используя разработанный автором состав СВКМ, было изготовлено 150 штук подрельсовых прокладок для железнодорожного пути большегрузного штабелера отливок металла на Ст.-Оскольском электрометаллургическом комбинате. Им же облицованы емкости хранения агрессивных жидкостей (рисунок 11), покрыты полы производственных цехов на предприятиях г. Ростова-на-Дону.

ДСВКМ рекомендованы для изделий специального назначения, подвергающихся частому обводнению, воздействию агрессивных атмосферных или грунтовых вод; в цехах и на железных дорогах, предназначенных для перевозки крупнотоннажных грузов; в подъездных путях, имеющих большое количество стрелочных переводов и кривых малого радиуса, переездах, в метрополитенах, а СВКМ - для антикоррозионной защиты емкостей и аппаратов лесохимических и химических производств, отстойников сточных вод и других целей (рисунок 12).

Снижение стоимости изделий из ДСВКМ может быть достигнуто за счет автоматизации процесса их отливки так, как это делается в Германии при производстве, например, ванн и других крупногабаритных изделий из полимербе-тона.

Желательно также, чтобы сырьевые ресурсы, заводы по производству олигомера ФАМ и отливке изделий находились в одном регионе и принадлежали владельцам железных дорог. В этом случае будет достигнута быстрая окупаемость основных средств и получена прибыль.

Шпалы из ДСВКМ могут быть предназначены для импорта за рубеж, т.к. их цена в долларовом исчислении в 2,6 раза ниже цен аналогичных пластиковых шпал и в 1,7 раза - деревянных, производимых в США и обработанных креозотом.

Положительная роль экологических и социальных аспектов налаживания производства изделий из ДСВКМ заключается в том, что его использование в широких масштабах позволит найти применение огромным количествам отходов сельского хозяйства, лесного комплекса и лесоперерабатывающей промышленности в виде сырья для производства фурфурола, смолы ФАМ и армирующего заполнителя.

Рисунок 10 - Шпалы из ДСВКМ состава по таблице 12, подготовленные к отправке во ВНИИЖТ для полигонных испытаний на экспериментальном кольце

Найдут применение и отходы химической промышленности - пи-ритные огарки, которые могут быть переработаны в муку - прекрасный наполнитель, улучшающий прочностные и гидрофобные характеристики полимерных композитов, а также отработанное машинное масло и сопутствующие продукты производства каучука. Вышедшие из строя по каким-либо причинам изделия из ДСВКМ не требуют специальной утилизации, т.к. с успехом могут быть использованы в фундаментах производственных зданий, в местах с

близко расположенными грунтовыми водами и т.п. В результате экологическая обстановка в лесу и промышленных районах улучшится, создадутся новые рабочие специальности и места, т.е. сократится уровень безработицы в стране.

Рисунок 11 - Емкость для хранения агрессивных жидкостей, облицованная СВКМ

Рисунок 12 - Рама электролизера соляной кислоты из СВКМ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

На основе теоретических обобщений и экспериментальных исследований созданы новые эффективные древесностекловолокнистые композиционные материалы (ДСВКМ) для изделий и элементов конструкций специального назначения, рекомендованных к применению на объектах промышленного и транспортного строительства, находящихся в особых условиях эксплуатации. Их техническая, социальная и экономическая эффективность определяется использованием в качестве компонентов продуктов глубокой переработки древесины, сельского хозяйства, промышленности и

БИБЛИОТеКА СЯетервгрг

•» Я* нг

..................

ву*

плуатационными испытаниями. Это и излагаемые ниже результаты работы позволяют считать, что решена научная проблема, имеющая важное хозяйственное значение для РФ.

1. Экспериментальными исследованиями установлено, что водопоглощенке материалов, создаваемых на основе смолы ФАМ, осуществляется за счет диффундирования молекул воды в пространство между звеньями молекул полимера, в результате чего возникает пластифицирующий эффект, снижающий их прочность и жесткость до 50 % и более. Действие воды вызывает набухание полимерной матрицы и стесненное набухание древесины заполнителя, поэтому для защиты разработанных материалов были использованы два направления -уплотнение микро- и макроструктуры композитов путем модификации составов и их гидрофобизация.

2. Обоснована возможность создания монолитной микроструктуры полимерной матрицы СВКМ и ДСВКМ с позиций физико-химии поверхностей, теории химических связей и механики, используемых для подобных материалов. Так, установлено, что олигомер ФАМ является полярным по отношению к стеклу и древесине, т.к. величины краевых углов смачивания малы - 14... 15 0 и 5...8 0 соответственно, что свидетельствовало о наличии водородных межмолекулярных связей в зонах их раздела. Это же подтвердил анализ структурных схем молекул названных компонентов СВКМ и ДСВКМ и реакционноактив-ными группами олигомера ФАМ. Процесс структурообразования завершается отверждением системы, т.е. возникновением достаточно сильных химических связей, обусловленных различными по знаку зарядами частиц поверхностей компонентов этих материалов.

3. Разработана новая аналитико-графическая методика, с использованием которой доказана возможность улучшения микро- и макроструктуры путем модифицирования и рационального использования положительных свойств компонентов ДСВКМ и СВКМ, получены оптимальные значения прочностных и упругих характеристик вначале промежуточных композитов, а затем разрабатываемых материалов. Для этого в состав полимерной матрицы вводили структурообразующие компоненты порознь, а затем одновременно с целью установления характера зависимостей «характеристика - содержание компонента». Предложено представлять эти зависимости математическими моделями в виде полиномов третьей степени и соответствующими графиками. Они лучше, чем другие функции, позволяют количественно и качественно оценить физический смысл процессов, происходящих при формировании макроструктуры, включая армирование. Так, свободный член полиномов представляет собой значение характеристики песчаной матрицы, снижение ее величины в начале наполнения -нарушение ее структуры и появление очагов концентрации напряжений, последующее повышение - оптимизация структуры нового композита. Кроме этого, возможно нахождение экстремальных значений характеристик и выявление зон благоприятных свойств композитов.

цу 7); введение модифицирующих и армирующих компонентов в состав полимерной песчаной матрицы повысило прочность при изгибе в два раза, предельную растяжимость в 19 раз и снизило величины модулей упругости материала и его массы в 1,2... 1,7 раза; предложены составы ДСВКМ со свойствами, соответствующими или превышающими заданные ВНИИЖТ характеристики. Так, согласно патенту № 2215705 30...35 МПа (6 МПа и более при смятии), <т™=21...24 МПа(15...20 МПа), 0,4...0,6 % (не задана), рга= 1,0...1,4 t/mj

(0,9... 1,2 т/м3), W -0,7.. .0,9 % (менее 6 %).

4. Впервые выявлена роль внутренних напряжений и деформаций, возникающих в объеме изделий из ДСВКМ. Их создают температура саморазогрева, технологического прогревания, усадка и набухание полимерной матрицы, стесненное набухание древесного заполнителя под действием воды, а также их сочетания. При этом новым результатом исследований в отношении методологии необходимых экспериментов являлся предложенный способ изготовления субстанциональных моделей ДСВКМ - образцов-кубов по реальной технологии литьевого виброформования, воспроизводящих его структуру на мегамасштаб-ном уровне. Они позволили получить представление о механизме физико-химического взаимодействия компонентов ДСВКМ на смоле ФАМ по поверхностям их контакта в динамике отверждения и организации его конечной структуры, разработать экспериментально-аналитические методики количественного и качественного учета влияния на нее названных технологических и эксплуатационных физических факторов.

Для осуществления анализа были предварительно проведены следующие исследования: определены величины коэффициентов поперечной деформации древесины сосны и соответствующих модулей упругости и их отношений с целью установления возможности рассматривать ее как ортотропный материал; установлена линейная зависимость модулей упругости и пределов прочности основных компонентов ДСВКМ - полимерной оболочки из СВКМ ФАМ и заполнителя - древесины сосны от температуры и впервые получены 15 эмпирических формул, позволяющих вычислять значения этих характеристик в диапазоне температур от 0 до 100 °С и получать соответствующие температурные коэффициенты, а также формулы для подсчета напряжений и деформаций в ДСВКМ под влиянием температуры и усадки, возникающих при полимеризации смолы ФАМ, технологическом прогреве и остывании изделий.

Проведенный анализ, выполненный с применением ЭВМ, позволил аналитически определить величины максимальных напряжений, относительных деформаций и установить, что именно последняя является причиной появления микротрещин, возникающих под действием, в основном, давления стесненного набухания древесины. Относительная деформация, равная 0,01, оказалась несколько выше, чем определенная экспериментально предельная растяжимость отвержденного полимерного связующего, равная 0,0066, что требовало дополнительной гидрофобизирующей защиты изделий из этого материала.

5. Разработаны методы повышения и оценки стойкости ДСВКМ в условиях обводнения. Так, создана специальная технология защиты гидрофобизи-

рующими растворами полимерной оболочки, например, раствором дивинил-стирольного термоэластопласта (ДСТ) плюс канифоль в керосине, и древесного заполнителя ДСВКМ, например, отработанным машинным маслом (ОММ), и внесены изменения в состав СВКМ с целью повышения его предельной растяжимости. Это позволило при одновременном увеличении толщины оболочки до 30 мм гарантировать сохранение монолитности структуры изделий из ДСВКМ в течение заданного срока эксплуатации - 40 лет, при коэффициенте стойкости в воде - К™\равном 0,76, т.е. он повысился на 50 %.

Экспериментально установлено, что ДСВКМ обладает упругими, вязкими, высокоэластическими и пластическими свойствами и соответствующими деформациями под действием постоянной изгибающей нагрузки, которые количественно и качественно по-разному проявляются при различных скоростях нагружения, величинах напряжений, временных отрезках и средах проведения экспериментов.

Зафиксировано, что с уменьшением величины постоянного напряжения увеличивается время до момента достижения изгибаемым образцом прогиба, равного полному упругому, и соответствующей ему точки перегиба на кривых ползучести. Эта зависимость носит криволинейный характер, что позволило представить ее с помощью высокоточных аппроксимирующих функций и определить минимальные значения напряжений, то есть предел длительного сопротивления ДСВКМ на требуемый срок эксплуатации изделия или теоретически ожидаемую долговечность; получить значения коэффициентов длительности и длительных деформационных коэффициентов как при постоянных температуре и влажности окружающей среды, так и для случая экспозиции в воде под постоянной нагрузкой. Численное равенство этих коэффициентов подтвердило эффективность мер гидрофобизирующей защиты и позволило констатировать неизменность структуры разработанного материала, т.к. К™мии аК^ин я «0,50, а также К™=0,50, и подтвердить гипотезу о том, что условный предел пропорциональности - это не только максимальное напряжение, при котором не возникает структурных изменений в материале, но и напряжение, соответствующее пределу длительного сопротивления конструкционных композиционных материалов, в том числе ДСВКМ, как при постоянных температуре и влажности окружающей среды, так и при всестороннем увлажнении. Полученные результаты позволяют рекомендовать отказ от длительных испытаний на ползучесть, заменяя их получением значения предела пропорциональности релаксационным методом.

гранитный щебень. Первый состав рекомендован, например, в качестве материала брусьев стрелочных переводов, второй - для отливки шпал, а затем их полигонных и стендовых испытаний, получены основные механические характеристики этих материалов.

8. Результаты исследований позволили переосмыслить и углубить сущность традиционной раздельной технологии производства полимербетонов, уточнить ее, включая следующие позиции: снижены на 10 °С температура технологического прогрева; введен замедлитель реакции кристаллизации БСК -глицерин; уменьшено (на 22 %) количество песка, увеличивающего диффузионную проницаемость воды в изделия; повышено содержание стеклосетки в 3,5 раза, увеличивающей прочность и трещиностойкость; для повышения плотности структуры и водостойкости применена мука из пиритных огарков; предложены составы растворов для гидрофобизирующей защиты компонентов и изделий, способы их нанесения, в том числе пропитки ими древесного заполнителя с влажностью 8... 12 % до предела насыщения, равного 30 %; применены ограничительные съемные решетки, фиксирующие положение заполнителя в процессе отливки, и специальные опалубки, позволяющие устанавливать по месту болты крепления рельсов к шпалам и исключающие пролив полимерного раствора в процессе отливки и остывания изделия. Они внесены в новые варианты технических условий № 5340-001-02068097-96* (2001) и регламентов, зарегистрированных под № 040/001787 от 6.02.97 в Воронежском Центре стандартизации, метрологии и сертификации (ЦСМ).

9. Разработаны схемы технологических линий для формования изделий (отливки) из ДСВКМ со шепой и снабженного армирующим каркасом из низкосортной древесины, которая - наиболее экономичный вариант налаживания их серийного производства, предусматривающий использование оборудования и пустующих площадей существующих шпалорезных заводов. Эти линии апробированы при создании опытного производства шпал в городах Ельце, Липецке и Воронеже. Изделия из ДСВКМ в виде шпал установлены в 1994 г. в 36 путь Елецкого отделения ЮВЖД на длительные эксплуатационные испытания. К настоящему времени по ним перевезено более 30 млн. т км брутто грузов -руды Курской магнитной аномалии. Испытания продолжены в экспериментальном кольце ГУЛ ВНИИЖТ МПС РФ (г. Щербинка) с декабря 2001 г. Состояние шпал не вызывает претензий. Они установлены также в подъездные пути к асфальтобетонному заводу - АБЗ ОАО ДСУ-3 (г. Липецк) и на других промышленных объектах. Кроме этого, на основе разработанного состава СВКМ отлиты, испытаны и переданы на Ст.-Оскольский электрометаллургический комбинат (ОАО ОЭМК) подрельсовые плиты для пути большегрузного штабелера отливок металла. СВКМ применен для коррозионностойких плиток полов, для защиты внутренних поверхностей емкостей хранения агрессивных жидкостей, рам корпусов электролизных ванн и других изделий специального назначения.

№ 03001757 от 06.02.97, разрешающим производство изделий из этого материала. Они выданы Центром Госсанэпиднадзора Воронежской области и Воронежским ЦСМ Госстандарта России.

11. Изделия из разработанных водостойких долговечных ДСВКМ и СВКМ могут найти свою достаточно емкую нишу на рынке сбыта в таких сферах применения, как цеховые большегрузные линии малой длины, подъездные пути с большим количеством стрелочных переводов, кривые малого радиуса, обводненные участки лесовозных дорог, трамвайные пути, метрополитены, для защиты емкостей хранения агрессивных жидкостей, в том числе для объектов лесохимических производств, станины станков, прессов и т.д. Кроме того, следует учитывать, что стоимость зарубежных аналогов изделий верхнего строения транспортных магистралей в 2,5...3 раза выше. Ожидаемый экономический эффект с учетом эксплуатационных расходов при запланированном выпуске 375 тыс. штук шпал в год составит 130 млн. рублей (по сравнению с деревянными) и 16 млн. рублей (по сравнению с железобетонными).

Основные положения и результаты исследований диссертации опубликованы в 76 работах, в том числе:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Стородубцева, Т.Н. Применение графоаналитических моделей при проектировании составов строительных древесностекловолокнистых композиционных материалов (ДСВКМ) специального назначения [Текст] / Т.Н. Стородубцева // Изв. ВУЗов. «Северо-Кавказский регион. Технические науки».- 2005. -Приложение к № 2. - С. 97-101.

2 Стородубцева, Т.Н. Технико-экономическая эффективность применения древесностекловолокнистого композиционного материала в изделиях транспортного строительства [Текст] / Т.Н. Стородубцева // Вестник МГУЛа «Лесной вестник». - 2005.- № 2.- С. 92-97.

3. Харчевников, В.И. Водостойкий композиционный материал на основе отходов лесного комплекса для железнодорожных шпал [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стородубцева // Изв. ВУЗов «Строительство». - 2002 - № 12-С. 74-78. Лично автором выполнено 2,5 с.

4. Стекловолокнистые полимербетоны из древесных отходов [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стородубцева, Л.Н. Стадник и др. // Лесн. пром-сть. -1993. - № 3 - С. 19. Лично автором выполнено 0,3 с.

5. Стородубцева, Т.Н. Влияние воды на прочностные и упругие характеристики древесины сосны леса Воронежской области [Текст] / Т.Н. Стородубцева // Вестник МГУЛа «Лесной вестник». - 2005,- № 017 - С. 3-6.

6. Стородубцева, Т.Н. Некоторые итоги исследований напряженного состояния в объеме ДСВКМ под действием физических факторов [Текст] / Т.Н. Стородубцева // Вестник МГУЛа «Лесной вестник». - 2005- № 017 - С.11-14.

7. Стородубцева, Т.Н. Упругие характеристики древесины сосны — армирующего заполнителя композиционных материалов на основе полимерного и

цементного связующего [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников // Изв. ВУЗов «Лесной журнал».- 2002 - № 6.-С. 52-59. Лично автором выполнено 4 с.

8. Стародубцева, Т.Н. Полимерные композиционные строительные материалы на основе отходов лесного комплекса [Текст] / Т.Н. Стародубцева // Вестник МГУЛа «Лесной вестник». - 2005 .-№ 017 - С. 6-11.

9. Стародубцева, Т.Н. Результаты исследования древесносгекловолокни-стых композиционных материалов для изделий специального назначения [Текст] / Т.Н. Стородубцева // Вестник МГУЛа «Лесной вестник». - 2005. -№017,- С. 14-19.

10. Стородубцева, Т.Н. Прогнозирование долговечности древесностекло-волокнистых композиционных материалов для строительства промышленных и транспортных объектов специального назначения [Текст] / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников // Изв. ВУЗов «Северо-Кавказский регион. Технические науки»,- 2005. - Приложение к № 2. - С. 92-96. Лично автором выполнено 3 с.

Монографии

11. Стородубцева, Т.Н. Композиционный материал на основе древесины для железнодорожных шпал: Трещиностойкость под действием физических факторов [Текст]: Научн. изд. - моногр. / Т.Н. Стородубцева - Воронеж: Изд-во Воронежского гос. ун-та, 2002,- 216 с.

12. Композиционный материал на основе отходов лесного комплекса [Текст]: моногр./ В.И. Харчевников, Б.А. Бондарев, Т.Н. Стородубцева и др. / Под ред. В.И. Харчевникова- Воронеж: ВГЛТА, 2000 - 296 с. Лично автором выполнено 71 с.

Патенты, ТУ, статьи и материалы конференций

13. Пат. № 2098375 РФ, МКИ С 04 В 26/12. Состав для композиционного материала [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стородубцева, С.С. Никулин, Б.Н. Бондарев; Воронеж, гос. лесоотехн. акад.- № 951116620; заявл. 06.07.95; опубл. 10.12.97, Бюл № 34 -10 с. Лично автором выполнено 2,5 с.

14. Пат. № 2215705 РФ. Состав для композиционного материала [Текст] / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников, Ю.А. Репяков; Воронеж, гос. лесо-техн.акад.- № 2001110516; заявл. 17.04.2001; опубл. 20.11.2003, Бюл.№31. -9с.

15. ТУ 5340-001-02068097-96*) (2001). Шпалы для железнодорожных, трамвайных и лесовозных путей на полимерной основе и технологический регламент [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стородубцева, С.Ю. Зобов. - ТУ с изм. и доп. Введено с 01.02.1997 г.: Зарегистрир. в Воронежском ЦСМ 06.02.1997, за № 040/001787. - 31 с. Лично автором выполнено 9 с.

16. Стородубцева, Т.Н. Синтез и изучение свойств ацетонфурфуроловых мономеров [Текст] / Т.Н. Стородубцева; ВГЛТА. - Воронеж, 1998 - 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.11.98, № 3260-В98.

17. Использование полинома третьей степени при проектировании оптимального состава полимербетона ФАМ [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Сторо-

дубцева, C.B. Назаров и др. - Воронеж, 1989. - 10 е.- Деп. во ВНИИС 4.02.89, № 9224; Опубл. 1.04.89, БУДР.- Вып. 4. Лично автором выполнено 3 с.

18. Использование полиномов третьей степени для описания зависимостей физико-механических характеристик стекловолокнистых полимербетонов от длины волокон [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стародубцева, JI.H. Стадник и др.- Воронеж, 1989. - 9 с. - Деп. во ВНИИС 4.02.89, № 9225; Опубл. 1.04.89, БУДР,- Вып. 4. Лично автором выполнено 3 с.

19. Харчевников, В.И. Обоснование возможности использования поли-мербетона ФАМ на андезите с различными видами армирования в качестве конструкционного материала железнодорожных шпал [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стародубцева, О.П. Плужникова.- Воронеж, 1991- 18 е.- Деп. в ВНИИНТПИ 11.12.91, № 11156; Опубл. 14.01.92, БУДР Вып. 1. Лично автором выполнено 6 с.

20. Древесностекловолокнистый композиционный материал (ДСВКМ) для узкоколейных и общего назначения железных дорог [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стародубцева, О.И. Чинарева, О.В. Вишнякова; ВГЛТА.- Воронеж, 1995. - 9 с. - Деп. во ВИНИТИ 10.08.95, № 2424-В95 (М„ 1995,- Р.Ж. № 21Ч. 3,- 21Т251ДЕП). Лично автором выполнено 3 с.

21. Стародубцева, Т.Н. К расчету напряженно-деформированного состояния дважды статически неопределимой вязкоупругой системы в условиях температурного воздействия [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.Б. Огарков; ВГЛТА. - Воронеж, 1996. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 25.12.96, №3787-В96 (М, 1997. - Р.Ж. №11.-11В230ДЕП). Лично автором выполнено 5,5 с.

22. Экспериментальные исследования длительной прочности древесно-стекловолокнистого композиционного материала [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников, Ю.Н. Бухонов, А.В. Гапоненков; ВГЛТА. - Воронеж, 1997. -13 с. - Деп. в ВИНИТИ 17.02.97, № 515-В97 (М., 1997,- Р.Ж. № 9,- 9Д271 ДЕП). Лично автором выполнено 5 с.

23. Новый подход к расчету элементов конструкций из композиционных материалов с использованием предела пропорциональности [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников, С.Ю. Зобов и др.; ВГЛТА - Воронеж, 1997.54 с. - Деп. в ВИНИТИ 16.04.97, № 1284-В97 (М„ 1997,- Р.Ж. № 10.-10Д233ДЕП). Лично автором выполнено 17 с.

24. Стародубцева, Т.Н. Определение влажностных деформаций в цилиндрической заготовке из древесного материала [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.Б. Огарков; ВГЛТА. - Воронеж, 1998. - 6 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.11.98, № 3262-В98. Лично автором выполнено 3 с.

25. Стародубцева, Т.Н.Композиционный материал для шпал лесовозных железных дорог [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников, С.С. Никулин // Рациональное использование лесных ресурсов: Матер, междунар. научн.-практич. конф. 20-22 апр. 1999 г. / МарГТУ.- Йошкар-Ола, 1999. - С. 246-248. -M., 2001 (Р.Ж. №9. -0I.09-17.A.23). Лично автором выполнена 1 с.

26. Стародубцева, Т.Н. Отходы древесины - эффективное сырье для получения коррозионностойких конструкционных и футеровочных материалов -полимербетонов. Возможности их использования в конструкциях и аппаратах

лесохимических производств [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников, A.A. Савенков; ВГЛТА. - Воронеж, 2000. - 27 с. - Деп. в ВИНИТИ 12.04.00, № 987-В00. Лично автором выполнено 9 с.

27. Стародубцева, Т.Н. Гидрофобизирующая и модифицирующая защита композиционных материалов для железнодорожных шпал [Текст] / Т.Н. Стародубцева // Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины: Матер. Всерос. научн.-техн. конф. с междунар. участием, Воронеж, 17-19 сент. 2001 г. / Воронеж, гос. лесотехн. акад.- Воронеж, 2001,-С. 158-160.

28. Стародубцева, Т.Н. Технология отливки шпал из древесностеклово-локнистого композиционного материала (ДСВКМ) с использованием оборудования и площадей шпалопильных цехов [Текст] / Т.Н. Стародубцева // Интеграция науки и высшего лесотехн. образования по управлению качеством леса и лесн. продукции: Матер, междунар. научн.-практич. конф., Воронеж, 25-27 сент. 2001 г. / Воронеж, гос. лесотехн. акад.-Воронеж, 2001.-С. 314-316.

29. Стародубцева, Т.Н. Упругие характеристики древесины сосны - армирующего заполнителя композиционных материалов на основе полимерного связующего [Текст] / Т.Н. Стародубцева // Интеграция науки и высш. лесотехн. образования, инновац. деятельность на предприятиях лесн. комплекса: Матер, научн.-практич. конф. с междунар. участием, Воронеж, 24-26 сент. 2002 г. / Воронеж, гос. лесотехн. акад.- Воронеж, 2002 - Т. 2 - С. 65-69.

30. Стародубцева, Т.Н. Определение толщины слоя полимерного раствора, защищающего древесный армирующий заполнитель композиционного материала от воздействия воды [Текст] / Т.Н. Стародубцева // Математ. моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем упр. лесн. комплекса: Сб. научн. тр. / Воронеж, гос. лесотехн. акад. -Воронеж, 1998. - С. 222-225.

31. Стародубцева, Т.Н. Влияние повышенных температур на механические характеристики древесины сосны и полимерной матрицы древесностекло-волокнистого композиционного материала [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение: Сб. научн. тр. / Воронеж, гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 1999 - С. 129-132. Лично автором выполнено 2 с.

32. Харчевников, В.И. Влияние физических факторов на трещиностой-кость древесностекловолокнистого композиционного материала (ДСВКМ) для железнодорожных шпал [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стародубцева // Современные строительные материалы: Тр. юбилейн. научн.-техн. конф., Новосибирск, 20-21 апрель, 2000 г./ НГАСУ. - Новосибирск, 2000- С. 47^8. Лично автором выполнена 1 с.

33. Стародубцева, Т.Н. Полимерные композиции с сополимерами на основе отходов нефтехимии [Текст] / Т.Н. Стародубцева, Л.Н. Стадник, С.С. Никулин // Технологии и оборудование деревообработки в XXI веке: Сб. научн. тр. / Воронеж, гос. лесотехн. акад.- Воронеж, 2001- С. 110-112. Лично автором выполнена 1 с.

34. Гидрофобизирующие и модифицирующие составы для пропитки древесного армирующего заполнителя композиционных конструкционных материалов [Текст] / В.И. Харчевников, Т.Н. Стародубцева, Э.А. Черников, E.H. Сапрыкин // Технологии и оборудование деревообработки в XXI веке: Сб. научи. тр. / Воронеж, гос. лесотехн. акад.- Воронеж, 2001- С. 105-109. Лично автором выполнено 2,5 с.

35. Стародубцева, Т.Н. Длительная прочность (ползучесть) при изгибе образцов-балок из древесностекловолокнистого композиционного материала, помещенных в воду [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников // Вестник. ЦЧ per. отд. наук о лесе РАЕН./ ВГЛТА. - Воронеж, 2002 - Вып. 4 - С. 15-23-Ч. 2. Лично автором выполнено 5 с.

36. Стародубцева, Т.Н. Причины разрушения стекловолокнистого композиционного материала на термореактивной смоле под действием внешних нагрузок [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников // Вестник. ЦЧ per. отд. наук о лесе РАЕН. / ВГЛТА. - Воронеж, 2002 - Вып. 4 - С. 23-30,- Ч. 2. Лично автором выполнено 4 с.

37. Стародубцева, Т.Н. Теоретическое обоснование создания древесностекловолокнистого композиционного материала (ДСВКМ) на олигомере ФАМ для железнодорожных шпал [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников // Повышение эффективности лесозаготовок малолесных районов России: Матер, междунар. научн.-практич. конф., Воронеж, 23-25 окт. 2001 г./ Воронеж, гос. лесотехн. акад.- Воронеж, 2002 - С. 233-236. Лично автором выполнено 2 с.

38. Харчевников В.И. Разработка композиционного материала на основе лесного комплекса для железнодорожных шпал / В.И. Харчевников, Т.Н. Стародубцева [Текст] // Структура и свойства искусственных конгломератов: Междунар. сб. научн. тр./ Новосибир. аграр.-строит. ун-т.- Новосибирск, 2003.- С. 69-72. Лично автором выполнено 2 с.

39. Стародубцева, Т.Н. Композиционные строительные материалы на основе отходов лесного комплекса [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников // Лесн. хоз-во Поволжья: Межвуз. сб. научн. работ / Саратовский гос. аграрный ун-т им. Н.И. Вавилова. - Саратов, 2002. - Вып. 5 - С. 638-647. Лично автором выполнено 5 с.

40. Стародубцева, Т.Н. Расчет напряженно-деформированного состояния анизотропной цилиндрической оболочки [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.Б. Огарков; ВГЛТА. - Воронеж, 2002. - 34 с. - Деп. в ВИНИТИ 25.12.02, № 2254-В2002 (М, 2003,- Р.Ж. № 9.- 09-16В.69 ДЕП). Лично автором выполнено 17 с.

41. Стародубцева, Т.Н. Влияние компонентов стекло- и древесностекловолокнистого материала (СВКМ и ДСВКМ) на характеристики этих материалов [Текст] / Т.Н. Стародубцева, В.И. Харчевников, С.А. Стародубцев, Э.А. Черников // Совершенствование качества строительных материалов и конструкций (модели, составы, свойства, эксплуатационная стойкость): Междунар. сб. научн. тр. / Новосибир. аграр.-строит. ун-т.- Новосибирск, 2004-2005- С.222-230. Лично автором выполнено 6 с.

Подписано в печать 3 ноября 2005 г. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая Уч.-изд. л. - 2,4 Усл.-печ. л. - 2,5. Тираж 100 экз. Заказ № 570.

Отпечатано в отделе оперативное полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. 394006, ул 20-летия Октября, 84

»25879

РНБ Русский фонд

2006-4 28447

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Стородубцева, Тамара Никаноровна

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ПРОМЫШЛЕННОГО И ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ. КОНЦЕПЦИЯ И

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Материалы и изделия на основе древесины.

1.2 Железобетон и сталеполимербетон.

1.3 Композиционные материалы для изделий специального назначения.

1.4 Выводы, обоснование актуальности направления исследований, концепция и методология создания древесностекловолокнистых композиционных материалов.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРО- И МАКРОСТРУКТУРЫ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ РАЗЛИЧНЫЕ ПО

СВОЙСТВАМ КОМПОНЕНТЫ.

2.1 Свойства исходных структурообразующих компонентов древесностекловолокнистых композиционных материалов.

2.1.1 Фурановые смолы.

2.1.2 Основные минеральные наполнители и заполнители древесностекловолокнистых композиционных материалов.

2.1.3 Армирующие заполнители древесностекловолокнистого композиционного материала на основе отходов лесного комплекса.

2.1.4 Армирующие заполнители из материалов на основе стекла алюмоборосиликатного состава.

2.2 Анализ влияния воды, температуры и усадки на механические свойства компонентов древесностекловолокнистого композиционного материала.

2.2.1 Роль воды в изменении сопротивляемости и деформативности древесины.

2.2.2 Влияние повышенных температур на механические свойства древесины, примененной в качестве заполнителя.

2.2.3 Водостойкость полимерных композиционных материалов на основе древесины.

2.2.4 Процесс набухания отвержденных полимерных растворов на фурфуролацетоновых смолах.

2.2.5 Температурные и усадочные напряжения в отвержденных полимерных растворах-матрицах древесностекловолокнистых композиционных материалов.

2.3 Формирование микро- и макроструктуры стекловолокнистых композиционных материалов.

2.3.1 Применение аналитико-графических моделей для представления зависимостей механических характеристик полимерных композиционных материалов от содержания компонентов в их составах.

2.3.2 Составы и физико-механические характеристики стекловолокнистого композиционного материала на фурфурол ацетоновой смоле ФАМ.

2.3.3 Причины разрушения макроструктуры стекловолокнистого композиционного материала под действием внешних нагрузок.

2.4 Теоретическое обоснование возможности совмещения древесного заполнителя и олигомера ФАМ на уровне макроструктуры с позиции физико-химии наполненных полимеров и теорий адгезии.

2.4.1 Механизм взаимодействия радикальных групп компонентов композиционного материала.

2.4.2 Использование теорий адгезии применительно к создаваемому композиционному материалу.

2.5 Регулируемая влажность древесного заполнителя - фактор, повышающий степень отверждения полимерной матрицы.

2.6 Выводы.

3 РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА, ТЕХНОГЕННЫХ И МЕСТНОГО СЫРЬЯ, ОБЛАДАЮЩИХ ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ.

3.1 Основные требования к физико-механическим характеристикам материала для изделий специального назначения.

3.2 Образцы и основные методики определения механических характеристик древесностекловолокнистого композиционного материала.

3.3 Базовые составы песчаной полимерной матрицы и древесностекловолокнистого композиционного материала на фурфурол ацетоновой смоле ФАМ.

3.4 Определение на уровне макроструктуры оптимальных количеств компонентов древесностекловолокнистого композиционного материала, вводимых в базовый состав полимерной матрицы и их влияние на его конечные механические характеристики. g. 3.5 Составы древесностекловолокнистого композиционного материала, содержащие отход производства синтетического каучука.

3.7 Выводы.

4 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ИНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ - ТЕМПЕРАТУРЫ, УСАДКИ И ВОДЫ НА СТОЙКОСТЬ ДРЕВЕСНОСТЕКЛОВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И ИЗДЕЛИЙ НА ЕГО

ОСНОВЕ. 4.1 Обоснование принятой методики определения напряжений и деформаций в объеме изделия из древесностекловолокнистого композиционного материала под действием физических факторов.

4.2 Влияние повышенных температур на механические характеристики древесины сосны и полимерной матрицы древесностекловолокнистого композиционного материала.

4.3 Расчет величин максимальных напряжений и деформаций, возникающих в объеме древесностекловолокнистого композиционного материала в результате саморазогрева полимерного раствора ФАМ и его усадки при отверждении.

4.4 Расчет величин максимальных напряжений и деформаций, возникающих в объеме древесностекловолокнистого композиционного материала под действием температуры, усадки и набухания полимерной оболочки и древесного заполнителя.

4.5 Выводы. 5 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ И ОЦЕНКИ СТОЙКОСТИ ДРЕВЕСНОСТЕКЛОВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА В УСЛОВИЯХ

ОБВОДНЕНИЯ.

5.1 Определение величин относительных упругих деформаций, возникающих в древесностекловолокнистом композиционном материале под действием давления стесненного набухания древесины.

5.2 Гидрофобизирующие и модифицирующие составы для пропитки древесного армирующего заполнителя.

5.3 Экспериментальное определение относительных деформаций, возникающих в древесностекловолокнистом композиционном материале при увлажнении.

5.4 Исследование стойкости древесностекловолокнистого композиционного материала к действию воды по результатам испытаний образцов на чистый изгиб.

5.5 Выводы.

6 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И

ОЦЕНКИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ 1 ДРЕВЕСНОСТЕКЛОВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО

МАТЕРИАЛА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ

ПОЛЗУЧЕСТИ ПРИ ИЗГИБЕ БЕЗ И ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ПОГРУЖЕНИИ В ВОДУ.

6.1 Определение характеристик упругости древесностекловолокнистого материала при изгибе и постоянных температуре и влажности среды.

6.2 Концепция деформирования древесностекловолокнистого композиционного материала во времени - основного критерия, определяющего эксплуатационные свойства материалов.

6.3 Методика и результаты испытаний древесностекловолокнистого материала с целью прогнозирования и оценки его длительной прочности при изгибе и постоянной температуре и влажности окружающей среды.

6.4 Определение длительного секущего модуля деформаций при изгибе.

6.5 Методика и результаты испытаний древесностекловолокнистого композиционного материала, помещенного в воду с целью прогнозирования и оценки его длительной прочности при изгибе, циклической морозостойкости и влияния атмосферных воздействий.

6.5.1 Исследование специальных свойств ДСВКМ.

6.6 Выводы.

7 РАЗРАБОТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СОСТАВОВ И ПРИНЦИПОВ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСНОСТЕКЛОВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИХ ИСПЫТАНИЯ. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, СОЦИАЛЬНАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

7.1 Вопросы о принципах обеспечения совместимости органических и неорганических компонентов ДСВКМ.

7.2 Модифицированный состав древесностекловолокнистого композиционного материала с армирующим каркасом, технологической щепой и щебнем.

7.3 Производственный состав и принципы технологии отливки изделий из древесностекловолокнистого композиционного материала.

9 7.4 Обеспечение производственной и экологической безопасности технологии отливки изделий из древесностекловолокнистого композиционного материала.

7.5 Технико-экономическая и социальная эффективность применения древесностекловолокнистого композиционного материала в изделиях специального назначения.

7.6 Области применения изделий из древесностекловолокнистых и стекловолокнистых композиционных ^ материалов на фурфуролацетоновой смоле ФАМ.

Введение 2005 год, диссертация по строительству, Стородубцева, Тамара Никаноровна

Мировая практика показывает, что наиболее распространенным материалом, в частности для изделий транспортного строительства, является древесина. Так, шпалы на ее основе составляют до 80 % от их общего числа, являясь в то же время наименее долговечными. Нормативные сроки их службы при пропитке древесины антисептиками составляют 13. 19 лет, но, в связи с интенсификацией грузопотоков и увеличением нагрузок и скоростей, они снижаются до 8. 10 лет. Основными причинами этого являются механический износ и гниение древесины, особенно в узлах прикрепления рельсов к шпалам. Для замены шпал в России необходимо вырубать ежегодно до 12 млн. м3 лесов, являющихся «легкими» планеты, причем вырубке подлежат деревья в возрасте 80. 100 лет, количество которых неуклонно снижается из-за их целенаправленного уничтожения, при этом огромное количество древесины остается в лесу или сжигается. Особую актуальность приобретает настоящая работа в свете ожидаемых глобальных изменений в атмосфере планеты, когда в результате потепления и возможных наводнений будут гибнуть леса и сократится количество кислорода. Следовательно, лесной фонд уже сегодня надо сохранять, применяя цельную древесину для строительных изделий лишь там, где ее невозможно заменить на другие материалы.

Решение проблемы создания эффективных КМ для специальных конструкций и изделий на основе широко распространенного растительного сырья, а также сырья техногенного происхождения, является важной хозяйственной задачей, что обеспечит снижение стоимости строительства, повышение надежности, улучшение экологии. При этом предусматривается использование входящих в состав композитов материалов, дополняющих друг друга по различным комплексам свойств. Важнейшим при решении обозначенной проблемы является обеспечение совместной работы компонентов различной природы, например, таких, как полимерные смолы, стекловолокно, древесина и др. Современные технологии КМ требуют учета процессов и явлений, протекающих на границах раздела фаз, которые способствуют коренному изменению свойств межфазных поверхностей и, соответственно, структуры и свойств композита в целом. К особенностям проявления межфазных взаимодействий в композитах относится наличие в них частиц, существенно различающихся по размерам: от коллоидных, близких к сферическим, волокнистых, обладающих значительной поверхностной энергией, до грубодисперсных, характеризующихся преобладанием массовых сил. Совершенствование КМ требует детального изучения как взаимосвязи появляющихся внутренних сил и определяющих их факторов в процессах изготовления конструкций, так и в условиях их эксплуатации при различных видах силовых воздействий.

Объектами исследований являются конструкционные композиционные материалы на фурфуролацетоновой смоле, армированные отходами лесоперерабатывающей промышленности и стекловолокном (ДСВКМ).

Методы исследований определялись разработанными научной концепцией и методологией, в том числе созданием аналитических моделей и их графической интерпретацией, математического анализа с применением современных ЭВМ для прогнозирования и оценки свойств материалов. В экспериментальных исследованиях использованы субстанциональные модели материала, изготовленные по реальной технологии, и вероятностно-статистические методы оценки их результатов.

Для достижения поставленной цели автором решались следующие основные задачи:

3. Теоретически обосновать и экспериментально подтвердить основные закономерности формирования микро- и макроструктуры древесностеклово-локнистых и стекловолокнистых материалов применительно к их новым вариантам, предлагаемым для изделий, используемых в особых условиях эксплуатации - наличие агрессивных сред, перепады температуры и т.д.

4. Исследовать и оценить влияние отдельных компонентов на свойства создаваемых композиционных материалов, используя для представления этих зависимостей новые аналитико-графические модели, и дать рекомендации по оптимизации их составов с учетом экономического эффекта от их применения.

Научная новизна работы, определяющая личный вклад автора в науку о материаловедении, состоит в следующем:

- впервые доказана возможность комплексной защиты композиционных материалов от разрушающего действия давления стесненного набухания древесного армирующего заполнителя, которая осуществляется за счет введения в состав матрицы ДСВКМ модифицирующих наполнителей, а также пропитки поверхности изделия и этого заполнителя. В последнем случае был впервые использован факт того, что процесс разбухания древесины прекращается при достижении предела насыщения, равного 30 %, не только водой, но и гидро-фобизирующими соединениями, предпочтительно линейных углеводородов, и оценена их стойкость в условиях эксплуатации;

- разработаны новые методы прогнозирования и оценки длительной прочности и ожидаемой долговечности ДСВКМ по результатам исследований процессов ползучести при изгибе без и при одновременном обводнении, определены величины пределов длительного сопротивления, длительных секущих модулей деформации, коэффициентов длительности и длительных деформационных коэффициентов, а также впервые доказаны эффективность гидрофо-бизирующей защиты и неизменность структуры материала при такого рода воздействиях;

Практическая значимость работы и реализация ее результатов:

- разработаны технические условия № 5340-001-0206897-96 (2001) «Шпалы для железнодорожных, трамвайных и лесовозных путей на полимерной основе», зарегистрированные в Воронежском ЦСМ 6.02.97 № 040/001787, и соответствующие регламенты отливки шпал, которые использованы при организации их производства в городах Ельце, Липецке и Воронеже;

- получены гигиенический сертификат № 14 от 30.01.97 и каталожный лист продукции № 030011757 от 06.02.97, разрешающие производство железнодорожных шпал из ДСВКМ;

77054252, 01.960.010578, 01.200.200926, 01200112432 и соответствующие акты о внедрении, а также использованы в учебном процессе ВГЛТА.

Личное участие автора в получении основных результатов, изложенных в диссертации:

- на основе теоретических обобщений и экспериментальных исследований созданы новые эффективные древесностекловолокнистые композиционные материалы (ДСВКМ) для изделий и элементов конструкций специального назначения, рекомендованных к применению на объектах промышленного и транспортного строительства, находящихся в особых условиях эксплуатации. Их техническая, социальная и экономическая эффективность определяется использованием в качестве компонентов продуктов глубокой переработки древесины, сельского хозяйства, промышленности и местного сырья подтверждена эксплуатационными испытаниями, положительные результаты которых подтверждены соответствующими актами;

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена роль отдельных структурообразующих компонентов в создании водостойких долговечных ДСВКМ;

- разработаны методики и с их помощью получены экспериментально, а также подсчитаны аналитически, необходимые данные для анализа напряженного и деформированного состояний, возникающих в произвольной точке объема элемента из ДСВКМ под действием физических факторов — температуры, усадки и воды;

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность комплексной защиты полимерной матрицы КМ от разрушающего действия давления стесненного набухания древесного армирующего заполнителя;

- в результате экспериментов получены эффективные составы для пропитки древесного заполнителя и покрытия поверхности изделий из ДСВКМ с целью придания ему гидрофобных свойств;

- экспериментально найдены релаксационным методом величины условных пределов пропорциональности и упругости ДСВКМ, которые использованы для расчета его теоретической долговечности с использованием данных испытаний на ползучесть при изгибе и предложенных математических моделей на заданный срок эксплуатации изделий, в том числе при всестороннем увлажнении;

- скорректированы на уровне изобретений теоретические и предложены на их основе производственные составы ДСВКМ, определены их физико-механические характеристики, а также коэффициенты химической и атмосфе-ростойкости;

- разработаны технологические линии и регламенты производства изделий, в том числе железнодорожных шпал и брусьев стрелочных переводов, методом литьевого виброформования (отливки), снабженных новым видом узла крепления к ним рельсов и испытанных на экспериментальном кольце ВНИИЖТ, а также других строительных объектов;

- определены области применения из ДСВКМ на объектах промышленного и транспортного строительства для изделий специального назначения, применяемых в суровых условиях эксплуатации, доказана их экологическая безопасность и технико-экономическая эффективность

1) международных - «Рациональное использование лесных ресурсов» (г. Йошкар-Ола, 1999 г.); «Актуальные проблемы лесного комплекса» -«Лес-2000» (г. Брянск, 2000 г.); «Интеграция фундаментальной науки и высшего лесотехнического образования по проблемам ускоренного воспроизводства, спользования и модификации древесины» (г. Воронеж, 2000 г.); «Интеграция науки и высшего лесотехнического образования по управлению качеством леса и лесной продукции» (г. Воронеж, 2001 г.); «Повышение эффективности лесозаготовок малолесных районов России» (г. Воронеж, 2001 г.);

Лес. Наука. Молодежь - 2003» (Воронеж, 2003 г.); «Современные материалы и технологии в строительстве» (Новосибирск, 2003 г.); «Технологии, машины и производство лесного комплекса будущего» (Воронеж, 2004 г.); «Совершенствование качества строительных материалов и конструкций (модели, составы, свойства, эксплуатационная стойкость)» (г. Новосибирск, 2005 г.);

2) с международным участием - «Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины» (г. Воронеж, 2001 г.); «Интеграция науки и высшего лесотехнического образования, инновационная деятельность на предприятиях лесного комплекса» (г. Воронеж, 2002 г.); «Интеграция науки, образования и производства для развития лесного хозяйства и лесопромышленного комплекса» (г. Воронеж, 2004 г.);

3) на Всероссийских - «Проблемы ресурсосберегающих и экологически чистых технологий на предприятиях лесного комплекса и подготовки лесоин-женерных кадров» (г. Воронеж, 1994 г.); «Рациональное использование ресурсного потенциала в агролесном комплексе» (г. Воронеж, 1998 г.);

4) на межвузовских — «Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение» (г. Воронеж, 1999 г.); «Современные строительные материалы» (Новосибирск, 2000 г.); «Восстановление лесов, ресурсо- и энергосберегающие технологии лесного комплекса» (г. Воронеж, 2000 г.); «Синтез и конструирование структур строительных композитов: Сопротивление строительных композитов разрушению» (г. Воронеж, 2003 г.).

Заключение диссертация на тему "Строительные древесностекловолокнистые композиционные материалы для изделий специального назначения"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Экспериментальными исследованиями установлено, что водопогло-щение материалов, создаваемых на основе смолы ФАМ, осуществляется за счет диффундирования молекул воды в пространство между звеньями молекул полимера, в результате чего возникает пластифицирующий эффект, снижающий их прочность и жесткость до 50 % и более. Действие воды вызывает набухание полимерной матрицы и стесненное набухание древесины заполнителя, поэтому для защиты разработанных материалов были использованы два направления - уплотнение микро- и макроструктуры композитов путем модификации составов и их гидрофобизация.

2. Обоснована возможность создания монолитной микроструктуры полимерной матрицы СВКМ и ДСВКМ с позиций физико-химии поверхностей, теории химических связей и механики, используемых для подобных материалов. Так, установлено, что олигомер ФАМ является полярным по отношению к стеклу и древесине, т.к. величины краевых углов смачивания малы - 14. 15 0 и 5.8 0 соответственно, что свидетельствовало о наличии водородных межмолекулярных связей в зонах их раздела. Это же подтвердил анализ структурных схем молекул названных компонентов СВКМ и ДСВКМ и реакционноак-тивнымн группами олигомера ФАМ. Процесс структурообразования завершается отверждением системы, т.е. возникновением достаточно сильных химических связей, обусловленных различными по знаку зарядами частиц поверхностей компонентов этих материалов.

3. Разработана новая аналитико-графическая методика, с использованием которой доказана возможность улучшения микро- и макроструктуры путем модифицирования и рационального использования положительных свойств компонентов ДСВКМ и СВКМ, получены оптимальные значения прочностных и упругих характеристик вначале промежуточных композитов, а затем разрабатываемых материалов. Для этого в состав полимерной матрицы вводили структурообразующие компоненты порознь, а затем одновременно с целью установления характера зависимостей «характеристика — содержание компонента». Предложено представлять эти зависимости математическими моделями в виде полиномов третьей степени и соответствующими графиками. Они лучше, чем другие функции, позволяют количественно и качественно оценить физический смысл процессов, происходящих при формировании макроструктуры, включая армирование. Так, свободный член полиномов представляет собой значение характеристики песчаной матрицы, снижение ее величины в начале наполнения — нарушение ее структуры и появление очагов концентрации напряжений, последующее повышение - оптимизация структуры нового композита. Кроме этого, возможно нахождение экстремальных значений характеристик и выявление зон благоприятных свойств композитов.

В результате исследований выявлено наличие синергетических эффектов, обеспечивающих формирование прочной структуры конечных композитов (ДСВКМ и СВКМ) и неаддитивность полученных характеристик (см. таблицу 7); введение модифицирующих и армирующих компонентов в состав полимерной песчаной матрицы повысило прочность при изгибе в два раза, предельную растяжимость в 19 раз и снизило величины модулей упругости материала и его массы в 1,2. 1,7 раза; предложены составы ДСВКМ со свойствами, соответствующими или превышающими заданные ВНИИЖТ характеристики. Так, согласно патенту № 2215705 cj™ = 30.35 МПа (6 МПа и более при смятии), ст™ =21.24 МПа (15.20 МПа), 8рР= 0,4.0,6 % (не задана), р m= 1,0. 1,4 т/м3 (0,9. 1,2 т/м3), W =0,7. 0,9 % (менее 6 %).

4. Впервые выявлена роль внутренних напряжений и деформаций, возникающих в объеме изделий из ДСВКМ. Их создают температура саморазогрева, технологического прогревания, усадка и набухание полимерной матрицы, стесненное набухание древесного заполнителя под действием воды, а также их сочетания. При этом новым результатом исследований в отношении методологии необходимых экспериментов являлся предложенный способ изготовления субстанциональных моделей ДСВКМ — образцов-кубов по реальной технологии литьевого виброформования, воспроизводящих его структуру на мегамасштабном уровне. Они позволили получить представление о механизме физико-химического взаимодействия компонентов ДСВКМ на смоле ФАМ по поверхностям их контакта в динамике отверждения и организации его конечной структуры, разработать экспериментально-аналитические методики количественного и качественного учета влияния на нее названных технологических и эксплуатационных физических факторов.

5. Разработаны методы повышения и оценки стойкости ДСВКМ в условиях обводнения. Так, создана специальная технология защиты гидрофобизи-рующими растворами полимерной оболочки, например, раствором дивинил-стирольного термоэластопласта (ДСТ) плюс канифоль в керосине, и древесного заполнителя ДСВКМ, например, отработанным машинным маслом (ОММ), и внесены изменения в состав СВКМ с целью повышения его предельной растяжимости. Это позволило при одновременном увеличении толщины оболочки до 30 мм гарантировать сохранение монолитности структуры изделий из ДСВКМ в течение заданного срока эксплуатации - 40 лет, при коэффициенте стойкости в воде - K™'B ? равном 0,76, т.е. он повысился на 50 %.

6. Разработаны методы прогнозирования и оценки длительной прочности ДСВКМ по результатам исследований процессов ползучести при изгибе без и при одновременном погружении в воду, суть которых состоит в следующем: Экспериментально установлено, что ДСВКМ обладает упругими, вязкими, высокоэластическими и пластическими свойствами и соответствующими деформациями под действием постоянной изгибающей нагрузки, которые количественно и качественно по-разному проявляются при различных скоростях нагружения, величинах напряжений, временных отрезках и средах проведения экспериментов.

Зафиксировано, что с уменьшением величины постоянного напряжения увеличивается время до момента достижения изгибаемым образцом прогиба, равного полному упругому, и соответствующей ему точки перегиба на кривых ползучести. Эта зависимость носит криволинейный характер, что позволило представить ее с помощью высокоточных аппроксимирующих функций и определить минимальные значения напряжений, то есть предел длительного сопротивления ДСВКМ на требуемый срок эксплуатации изделия или теоретически ожидаемую долговечность; получить значения коэффициентов длительности и длительных деформационных коэффициентов как при постоянных температуре и влажности окружающей среды, так и для случая экспозиции в воде под постоянной нагрузкой. Численное равенство этих коэффициентов подтвердило эффективность мер гидрофобизирующей защиты и позволило констатировать неизменность структуры разработанного материала, т. к. мин -Кдл^мин «0,50, а также К™=0,50, и подтвердить гипотезу о том, что условный предел пропорциональности - это не только максимальное напряжение, при котором не возникает структурных изменений в материале, но и напряжение, соответствующее пределу длительного сопротивления конструкционных композиционных материалов, в том числе ДСВКМ, как при постоянных температуре и влажности окружающей среды, так и при всестороннем увлажнении. Полученные результаты позволяют рекомендовать отказ от длительных испытаний на ползучесть, заменяя их получением значения предела пропорциональности релаксационным методом.

7. В процессе отливки опытной партии изделий из ДСВКМ скорректированы их расчетные и предложены производственные составы как для каркасного варианта армирования с дополнительным заполнителем в виде технологической щепы или щепы из бывших в употреблении шпал, так и содержащие в качестве армирующего заполнителя кусковые отходы переработки древесины и гранитный щебень. Первый состав рекомендован, например, в качестве материала брусьев стрелочных переводов, второй - для отливки шпал, а затем их полигонных и стендовых испытаний, получены основные механические характеристики этих материалов.

8. Результаты исследований позволили переосмыслить и углубить сущность традиционной раздельной технологии производства полимербетонов, уточнить ее, включая следующие позиции: снижены на 10 °С температура технологического прогрева; введен замедлитель реакции кристаллизации БСК — глицерин; уменьшено (на 22 %) количество песка, увеличивающего диффузионную проницаемость воды в изделия; повышено содержание стеклосетки в 3,5 раза, увеличивающей прочность и трещиностойкость; для повышения плотности структуры и водостойкости применена мука из пиритных огарков; предложены составы растворов для гидрофобизирующей защиты компонентов и изделий, способы их нанесения, в том числе пропитки ими древесного заполнителя с влажностью 8. 12 % до предела насыщения, равного 30 %; применены ограничительные съемные решетки, фиксирующие положение заполнителя в процессе отливки, и специальные опалубки, позволяющие устанавливать по месту болты крепления рельсов к шпалам и исключающие пролив полимерного раствора в процессе отливки и остывания изделия. Они внесены в новые варианты технических условий № 5340-001-02068097-96* (2001) и регламентов, зарегистрированных под № 040/001787 от 6.02.97 в Воронежском Центре стандартизации, метрологии и сертификации (ЦСМ).

9. Разработаны схемы технологических линий для формования изделий (отливки) из ДСВКМ со щепой и снабженного армирующим каркасом из низкосортной древесины, которая - наиболее экономичный вариант налаживания их серийного производства, предусматривающий использование оборудования и пустующих площадей существующих шпалорезных заводов. Эти линии апробированы при создании опытного производства шпал в городах Ельце, Липецке и Воронеже. Изделия из ДСВКМ в виде шпал установлены в 1994 г. в 36 путь Елецкого отделения ЮВЖД на длительные эксплуатационные испытания. К настоящему времени по ним перевезено более 30 млн. т км брутто грузов - руды Курской магнитной аномалии. Испытания продолжены в экспериментальном кольце ГУП ВНИИЖТ МПС РФ (г. Щербинка) с декабря 2001 г. Состояние шпал не вызывает претензий. Они установлены также в подъездные пути к асфальтобетонному заводу — АБЗ ОАО ДСУ-3 (г. Липецк) и на других промышленных объектах. Кроме этого, на основе разработанного состава СВКМ отлиты, испытаны и переданы на Ст.-Оскольский электрометаллургический комбинат (ОАО ОЭМК) подрельсовые плиты для пути большегрузного штабелера отливок металла. СВКМ применен для коррозионно-стойких плиток полов, для защиты внутренних поверхностей емкостей хранения агрессивных жидкостей, рам корпусов электролизных ванн и других изделий специального назначения.

10. Экологическая безопасность ДСВКМ подтверждена протоколом № 39 от 9.01.97 испытаний образцов полимерной матрицы ДСВКМ, гигиеническим сертификатом №14 от 30.01.97 и каталожным листом продукции № 03001757 от 06.02.97, разрешающим производство изделий из этого материала. Они выданы Центром Госсанэпиднадзора Воронежской области и Воронежским ЦСМ Госстандарта России.

11. Изделия из разработанных водостойких долговечных ДСВКМ и СВКМ могут найти свою достаточно емкую нишу на рынке сбыта в таких сферах применения, как цеховые большегрузные линии малой длины, подъездные пути с большим количеством стрелочных переводов, кривые малого радиуса, обводненные участки лесовозных дорог, трамвайные пути, метрополитены, для защиты емкостей хранения агрессивных жидкостей, в том числе для объектов лесохимических производств, станины станков, прессов и т.д. Кроме того, следует учитывать, что стоимость зарубежных аналогов изделий верхнего строения транспортных магистралей в 2,5.3 раза выше. Ожидаемый экономический эффект с учетом эксплуатационных расходов при запланированном выпуске 375 тыс. штук шпал в год составит 130 млн. рублей (по сравнению с деревянными) и 16 млн. рублей (по сравнению с железобетонными).

Библиография Стородубцева, Тамара Никаноровна, диссертация по теме Строительные материалы и изделия

1. Данилов, В.Н. Железнодорожный путь и его взаимодействие с подвижным составом Текст.: моногр. / В.Н. Данилов. М.: ВНПО МС, 1961. -112 с.

2. Инструкция по содержанию и ремонту деревянных шпал и брусьев Текст. М.: Транспорт, 1982. - 96 с.

3. Мисюк, B.C. Способы защиты шпал от врезания подкладок Текст. / B.C. Мисюк // Вестник ВНИИ ж.-д. тр-та. 1962. - № 3. - С. 69.

4. В. Gillespie et al. Bulletin AREA Text., 1997, N 760, p. 181-187.

5. Железобетонные шпалы для рельсового пути Текст. / Под ред. д-ра техн. наук, проф. А.Ф. Золотарского-М.: Транспорт, 1980.-270 с. (С. 143).

6. Армополимербетоны в транспортном строительстве Текст.: моногр. / Под общ. ред. В.И. Соломатова. М.: Транспорт, 1979. - 232 с.

7. А.с. 1232723. Шпала Текст. / В.Ш. Барбакадзе, Н.В. Дудко и М.С. Барбакадзе (СССР) // Бюл. открытия. Изобретения. 1986. - № 19.

8. Железные дороги мира Текст. М., 1990. -№ 3 - С. 57.59, 63.

9. Охи, С. Использование синтетических шпал Текст. / С. Охи, Т. На-гафудзи (S. OHI, Т. NAGAFUJI) // Железные дороги мира. М.: Транспорт, 1991-№ 4. - С. 40^14.

10. А.с. №57-37721, 78.04.19, 53-46228 Текст. / Эдвард Поттер, Дант Энд Рассел, ИНК (США) Япония // Материалы ВНИИПИ.

11. Гордон, Элдред Браун. Патент США Текст., 1978. 4.105.159, ЕОВ 3/02, 232/36, 238/37, 238/84, 428/526.

12. Пат. № 2045395 РФ, МКИ. Способ изготовления железнодорожной шпалы и устройство для его осуществления Текст. / М.П. Дунаевская, А.И. Матанцев и др. № 5066481/15; заявл. 06.07.92; опуб. 10.10.95, бюл. № 28, С 1, 6 В 27 М 3/14.-9 с.

13. Томин, А.А. Установка для получения полушпалок метрополитена Текст. / А.А. Томин // Рациональное использование лесных ресурсов: Тезисы докл. междунар. науч.-техн. конф. 20-22 апреля 1999 г. Йошкар-Ола, 1999.-С. 211-212.

14. Пат. 2128113 Россия, МКИ В 27 К 3/08. Способ получения модифицированной древесины Текст. / В.А. Шамаев, С.П. Гвозденко, А.А. Томин (Россия).- 6 с.

15. Томин, А.А. Технологические режимы производства шпал из модифицированной древесины путем совмещения стадий пропитки, прессования и сушки Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук / А.А. Томин. Воронеж, 1999. - 18 с.

16. Заявка № 2. 130627 Текст., Великобритания, МКИ Е01 В 3/42, СОЧ В 31/36.

17. Маргаль, И.В. Свойства и технология изготовления серного стекло-фибробетона Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / И.В. Маргаль. Харьков, 1986.-25 с.

18. Орловский, Ю.И. Свойства и перспективы применения серного стек-лофибробетона Текст. / Ю.И. Орловский, И.В. Маргаль, В.Н. Ращинский // Изв. вузов. Строительство. 1994. -№ 9. С. 43^14.

19. Мартынов, К.Я. Комплексная защита древесины в строительных изделиях и конструкциях Текст.: моногр. / К.Я. Мартынов Новосибирск: Наука, Сиб. издат. фирма РАН, 1996 - 162 с.

20. Орловский, Ю.И. Армирование древесиной бетона, модифицированного серой Текст. / Ю.И. Орловский // Известия ВУЗ. Строительство. 1994. - № 4.- С. 47-50.

21. Микульский, В.Г. Строительные материалы: (Материаловедение. Строительные материалы) Текст.: учеб. издание / В.Г. Микульский, В.Н. Куприянов, Г.П. Сахаров и др. М.: Изд-во АСВ, 2004- 536 с.

22. Корчаго, И.Г. Древесностружечные плиты из мягких отходов Текст. /И.Г. Корчаго. -М.: Лесн. промышленность, 1971. 104 с.

23. Разиньков, Е.М. Древесностружечные плиты: основы процесса струк-турообразования Текст.: моногр. / Е.М. Разиньков. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1991.- 192 с.

24. Черемис, М.М. Композиционные строительные материалы на основе термопластичных полимерных связующих веществ Текст. / М.М. Черемис, Б.Н. Салин, Н.П. Мусько // Изв. вузов. Строительство. 1994- № 12 — С. 8082, 1995.-№ З.-С. 46-48.

25. Горлов, Ю.П. О некоторых современных проблемах строительного материаловедения Текст. / Ю.П. Горлов // Изв. вузов. Строительство — 1996 — № 1.-С. 39-42.

26. Харчевников, В.И. Стекловолокнистые полимербетоны коррозион-ностойкие материалы для конструкций химических производств Текст.: авто-реф. д-ра техн. наук / В.И. Харчевников. - М.: 1983 - 36 с.

27. Харчевников, В.И. Стекловолокнистый полимербетон Текст.: мо-ногр. / В.И. Харчевников. Воронеж: Изд. ВГУ, 1976. - 116 с.

28. Харчевников, В.И. Основы структурообразования стекловолокни-стых полимербетонов Текст. / В.И. Харчевников // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1987. - № 11. - С. 62-66.

29. Харчевников, В.И. Применение композиционных материалов с использованием древесины путь к снижению дефицита железнодорожных шпал Текст. / В.И. Харчевников // Сб. науч. тр. / ВГАСА. - Воронеж, 2000. -С. 58-65.

30. Эффективные полимербетоны для коррозионностойких строительных конструкций Текст.: уч. пособие / Ю.Б. Потапов, Ю.М. Борисов, С.Н. Золотухин, Г.Д.Шмелев; Воронеж, гос. арх.-строит. ун-т. Воронеж, 2001 -124 с.

31. Потапов, Ю.Б. Разработка и исследование эффективных композитов и изделий на их основе с комплексом заданных свойств Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Ю.Б. Потапов; Саранск, 1983. 42 с.

32. Николаев, А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе Текст. / А.Ф. Николаев; 2-е изд. М.; Л.: Химия, 1966. - 768 с.

33. Фокин, М.Н. Защитные покрытия в химической промышленности Текст. / М.Н. Фокин, Ю.В. Емельянов. М.: Химия, 1981. - 304 с.

34. Брацыхин, Е.А. Технология пластичных масс: учеб. Пособие для техникумов Текст. / Е.А. Брацыхин, Э.С. Шульгина — Л.: Химия, 1982. — 3-е изд. -382 с.

35. Анучин, П.И. Коррозия и способы защиты оборудования лесохимических производств Текст.: справочник / П.И. Анучин, A.M. Чащин. М.: Лесная пром-сть, 1970. - 392 с.

36. Стородубцева, Т.Н. Синтез и изучение свойств ацетонфурфуроловых мономеров Текст. / Т.Н. Стородубцева; ВГЛТА. Воронеж, 1998 - 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.11.98, № 3260-В98.

37. Исакова, Н.А. Контроль производства синтетических каучуков Текст. / Н.А. Исакова, Г.А. Белова, B.C. Фихтенгольц. Л.: Химия, 1980240 с.

38. Соломатов, В.И. Технология полимербетонов и армополимербетон-ных изделий Текст.: моногр./ В.И. Соломатов. М.: Стройиздат, 1984. - 144 с.

39. Патуроев, В.В. Технология полимербетонов. Физико-химические основы Текст.: Моногр./В.В. Патуроев-М.: Стройиздат, 1977. -236 с.

40. Патуроев, В.В. Полимербетоны Текст.: моногр. / В.В. Патуроев / НИИ бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1987. - 286 с.

41. Тишибаева, Д.А. Быстротвердеющие полимербетоны на основе фурфурола и активированных минеральных наполнителей Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / Д.А. Тишибаева Л, 1986. - 24 с.

42. Абидов, А.К. Фурановый армополимерраствор для изготовления труб методом намотки Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / А.К. Абидов. Ташкент, 1993- 23 с.

43. Иващенко, Ю.Г. Структурообразование, свойства и технология модифицированных фурановых композитов Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Ю.Г. Иващенко. Саратов, 1998 - 32 с.

44. Стадник, J1.H. Конструкционный бибетон на основе ФАМ, цементного вяжущего и стекловолокнистой арматуры для корпусов емкостей — хранилищ агрессивных жидкостей Текст.: автореф. дис.канд. техн. наук / J1.H. Стадник. Воронеж, 1990. - 23 с.

45. Соломатов, В.И. Структурообразование, технология и свойства по-лимербетонов Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук / В.И. Соломатов. -М., МИИТ, 1972.-25 с.

46. Бондарев, Б.А. Шпалы из древесноволокнистых композиционных материалов для лесовозных железных дорог широкой и узкой колеи Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Б.А. Бондарев. Воронеж, 1996. - 42 с.

47. Харчевников, В.И. Композиционные материалы для шпал лесовозных и общего назначения железных дорог Текст.: моногр. /В.И. Харчевников, Б.А. Бондарев / Под ред. В.И. Харчевникова. Липецк: ЛГТУ, 1996. - 256 с.

48. Зобов, С.Ю. Древесностекловолокнистый композиционный материал с заданными свойствами для шпал различного назначения Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук / С.Ю. Зобов-Воронеж, 1997. 23 с.

49. Пат. № 2098375 РФ, МКИ С 04 В 26/12. Состав для композиционного материала Текст. / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников, Б.А. Бондарев, С.С. Никулин; Воронеж, гос. лесоотехн. акад.- № 951116620; Заявл. 06.07.95; Опубл. 10.12.97, Бюл № 34 10 с.

50. Елшин И.М. Полимербетоны в гидротехническом строительстве Текст.: моногр./ И.М. Елшин. М.: Стройиздат, 1980. — 192 с.

51. Химия привитых поверхностных соединений Текст. / Под ред. Г.В. Лисичкина.- М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2003.- 592 с.

52. История строительного материаловедения и развития технологий строительных материалов и изделий Текст.: Учеб. пособ. / Под общей ред. И.А. Рыбьева.-М.: МИКХ и С, 1998.- 130 с.

53. Рыбьев, И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1978.-309 с.

54. Плужникова, О.П. Составы и технология древесностекловолокнистого полимербетона на фурфуролацетоновой смоле ФАМ для железнодорожных шпал.: автореф. дис. канд. техн. наук / О.П. Плужникова. Воронеж, 1994. -21 с.

55. Пат. № 2032638, РФ, МКИ. Состав для композиционного материала Текст. / В.И. Харчевников, О.П. Плужникова и др.- № 5034090; заявл. 24.03.92; Опубл. 10.04.95; С 04 В 26/12.- 5с.

56. Пат. № 203278, РФ, МКИ. Строительный элемент Текст. / Харчевников В.И., Плужникова О.П. и др. № 5030855; заявл. 04.03.92 - Опубл. 10.04.95; Е 01 В 3/46.-6 с.

57. Бухонов, Ю.Н. Сопротивляемость и деформативность композиционного материала на основе древесины при изгибе Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук /Ю.Н. Бухонов. Воронеж, 1998. - 20 с.

58. Коробов, В.В. Комплексная переработка низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок Текст. / В.В. Коробов, М.И. Брик, Н.П. Рушнов и др. М.: Лесная промышленность, 1978 - 272 с.

59. Вторичные материальные ресурсы лесной и деревообрабатывающей промышленности Текст. / Справочник. -М.: Экономика, 1983. -217 с.

60. Жирянов, В.Г. Органическая химия Текст. / В.Г. Жирянов.- М.: Химия, 1974.-408 с.

61. Соломатов, В.И. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов Текст. / В.И. Соломатов, В.П. Селяев. М.: Стройиздат, 1987.-264 с.

62. Древесина, показатели физико-механических свойств Текст.: рук. техн. материалы / Ком. Стандартов, мер и измерит, приборов М.: Стандартно, 1962.-74 с.

63. Леонтьев, Н.Л. Упругие деформации древесины Текст. / Н.Л. Леонтьев. Л.: Гослесбумиздат,1952. - 120 с.

64. Перелыгин, Л.М. Древесиноведение Текст.: учеб. / Л.М. Перелыгин. М.: Лесн. пром-сть, 1969. - 316 с.

65. Уголев, Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения Текст.: учеб. / Б.Н. Уголев. -М.: Лесн. пром-сть, 1986. 368 с.

66. Ашкенази, Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов Текст. / Е.К. Ашкенази. М.: Лесн. пром-сть, 1978. — 224 с.

67. Боровиков, A.M. Справочник по древесине Текст. / A.M. Боровиков, Б.Н. Уголев / Под ред. Б.Н. Уголева. М.: Лесн. пром-сть, 1989. - 236 с.

68. Харчевников, В.И. Армирование стекловолокном полимербетона на смоле ФАМ Текст. / В.И. Харчевников // Бетон и железобетон. 1970. - № 1.-С. 16-17.

69. Харчевников, В.И. Влияние армирования стекловолокном на характеристики упругости и прочности мелкозернистого полимербетона на смоле ФАМ Текст. / В.И. Харчевников // Материалы XXV науч.-техн. конф. Воронеж, 1970.-С. 69-70.

70. Любовиц, Г. Разрушение Текст. В кн.: Разрушение неметаллов и композиционных материалов / Г. Любовиц. - М.: Мир, 1976.- 469 с.

71. Эриксон, П. Исторические аспекты экспериментального и теоретического изучения поверхности раздела Текст.— В кн.: Поверхность раздела в полимерных композитах / П. Эриксон, Э. Плюдеман М.: Мир, 1978 - С.11-39.

72. Потапов, А.И. Прочность и деформативность стеклопластиков Текст. / А.И. Потапов, Г.М. Савицкий. Л.: Стройиздат, 1973. - С. 6-58.

73. Андреевская, Г.Д. Высокопрочные ориентированные стеклопластики Текст. / Г.Д. Андреевская. М.: Наука, 1966. - 369 с.

74. Иванов, Ю.М. Исследования физических свойств древесины Текст. / Ю.М. Иванов, В.А. Баженов. М.: Изд-во АН СССР, 1959. - 239 с.

75. Леонтьев, Н.Л. Влияние влажности на физико-механические свойства древесины Текст. / Н.Л. Леонтьев М.: Гослесбумиздат, 1962 - 114 с.

76. Хрулев, В.М. Обработка древесины полимерами Текст. / В.М. Хру-лев, Р.И. Рыков. Улан-Удэ: Бурят, кн. изд-во, 1984. - 144 с.

77. Шутов, Г.М. Стабилизация размеров древесины, модифицированной фурфуролацетоновым мономером ФА Текст. / Г.М. Шутов // Модификация древесины синтетическими полимерами: БТИ: Минск, 1973-С.124-128.

78. Хрулев, В.М. Состав и структура композиционных материалов Текст. / В.М. Хрулев, Ж.Т. Тентиев, В.М. Курдюмова / Под общ. Ред. В.М. Хрулева. Бишкек: Полиглот, 1997. — 124 с.

79. Хрулев, В.М. Модифицированная древесина в строительстве Текст.: Моногр. / В.М. Хрулев. М.: Стройиздат, 1986.- 112 с.

80. Машкин, Н.А. Эксплуатационная стойкость модифицированной древесины в строительных изделиях / Н.А. Машкин / Изв. вузов. Строительство.— 1999.— № 6-С. 59-63.

81. Хрулев, В.М., Машкин Н.А. Новые концепции в теории и технологии композиционных древесно-полимерных материалов Текст. /В.М. Хрулев, Н.А. Машкин / Изв. вузов. Строительство 1999 - № 7 — С. 61-64.

82. ГОСТ 16483.35-77 (СТ СЭВ 1137-78). Древесина. Метод определения радиального и тангенциального разбухания Текст.- М: Изд-во стандартов, 1978.-6 с.

83. ГОСТ 16480.36-80 (СТ СЭВ 1138-78). Древесина. Методы определения объемного разбухания Текст.- М.: Изд-во стандартов, 1981- 8 с.

84. ГОСТ 16483.14-72. Древесина. Методы определения разбухания Текст.-М.: Изд-во стандартов, 1973.-40 с.

85. ГОСТ 16483.20-72. Древесина. Метод определения водопоглощения Текст.-М.: 1973.-40 с.

86. Чулицкий, Н.Н. Исследование факторов характеристик режимов сушки древесины Текст. / Н.Н. Чулицкий // Тр. ВИАМ- М.: ВИАМ, 1934-Вып. 13 164 с.

87. Справочник конструктора-строителя Текст. Киев: ГСИ УССР, 1965.-816 с.

88. Композиционный материал на основе отходов лесного комплекса Текст. / В.И. Харчевников, Б.А. Бондарев, Т.Н. Стородубцева и др.: Моногр. / Под ред. В.И. Харчевникова- Воронеж: ВГЛТА, 2000 296 с.

89. Остер-Волков, Н.Н. Новые синтетические материалы Текст. / Н.Н. Остер-Волков, В.И. Итинский Киев: Госиздат УССР, 1961- С.6-8.

90. Мощанский, Н.А. Фаизол изоляционный и антикоррозионный ♦ материал Текст.: научн. сообщ. / Н.А. Мощанский- М.: Госстройиздат,1961.-С. 28.

91. Елшин И.М. Пластбетон (на мономере ФА) / И.М. Елшин.- Киев: Будивельник, 1967 128 с.

92. Соломатов, В.И. Полимерцементные бетоны и пластобетоны Текст.: Моногр./ В.И. Соломатов.-М.: Стройиздат, 1967.-184 с.

93. Минкевич, Б.И. Вопросы гидротехники Текст. / Б.И. Минкевич — Ташкент, 1961.-Вып. 3. С. 118-123.

94. Потапов, Ю.Б. Исследование полимербетонов при сжатии Текст. / Ю.Б. Потапов, А.Е. Грошев // Бетон и железобетон 1970 - № 3 - С.38-40.

95. Эффективные полимербетоны для коррозионностойких строительных конструкций Текст.: учеб. пособие / Ю.Б. Потапов, М.Н. Золотухин, Ю.М. Борисов, Г.Д. Шмелев. Воронеж, гос. арх.-строит. ун-т- Воронеж, 2001.-124 с.

96. Елшин, И.М. Полимерные материалы в ирригационном строительстве Текст. / И.М. Елшин М.: Колос, 1974- 190 с.

97. Эффективные композиционные строительные материалы и конструкции Текст. / В.И. Соломатов, Ю.Б. Потапов, К.Ч. Чошщиев, М.Г. Бабаев /

98. Под ред. И.Е. Путляева. Ашхабад: ЫЛЫМ, 1991.- 266 с.

99. Залан, JI.M. Влияние температуры и влажности среды на прочность и деформативность фурфуролацетонового пластобетона при сжатии Текст. / Л.М. Залан // Применение пластобетона в строит, конструкциях Воронеж, 1968.-С. 3-9.

100. Прошин, А.П. Тепловыделение при отверждении полимерных композитов Текст. / А.П. Прошин, В.И. Соломатов // Изв. вузов «Строительство», 1985, №12.- С. 49-53.

101. Kharchevnikov, V.I. Application of polimer concrete in transport construction Text. / V.I. Kharchevnikov, B.A. Bondarev (Russia) // Tenth international conference on mechanics of composite materials. Riga, Latvia, 1999. - C. 52.

102. Харчевников, В.И. Древесностекловолокнистый композиционный материал с заданными свойствами Текст. / В.И. Харчевников, С.Ю. Зобов // Строительные конструкции из полимерных материалов: Межвуз. сб. науч. тр.— Воронеж: ВГАСА, 2000.- С. 53-58.

103. Харчевников, В.И. Некоторые физико-механические характеристики стеклопластобетона Текст. / В.И. Харчевников // Механизация лесохозяй-ственных и лесозаготовительных работ: сб. тр. ВЛТИ. Воронеж, т. XXXII, вып. 2, 1968.-С. 81-85.

104. Харчевников, В.И. Прочность и химическая стойкость стеклополи-мербетона (СПБ) Текст. / В.И. Харчевников // Сб.: XXIV науч.-техн. конф. / ВИСИ, Воронеж, 1969.-е. 59-61.

105. Харчевников, В.И. Стекловолокнистый полимербетон для строительства на железнодорожном транспорте Текст.: Инф.-техн. листок / В.И. Харчевников-Воронеж: ДЦНТИ Ю.-В. ж. д., 1969 12 с.

106. Харчевников, В.И. К вопросу об оптимальном составе стеклополи-мербетона Текст. / В.И. Харчевников // Изв. вузов. Строительство и архитектура- Новосибирск, 1970.- № 5. С. 108-111.

107. Харчевников, В.И. Стеклопластобетон конструкционный материал Текст. / В.И. Харчевников, В.Ф. Булавин // Передовой научно-технический опыт.-М.: ГОСИНТИ, 1968.- № 5-68-358/22,-2 с.

108. Харчевников, В.И. Стекловолокнистый полимербетон для строительства на железнодорожном транспорте Текст.- Информ.-технический листок / В.И. Харчевников.- Воронеж, ДЦНТИ Ю.В.ж.д., 1969.- 12 с.

109. Харчевников, В.И. Получение коэффициентов условий работы элементов конструкций из стекловолокнистого полимербетона Текст. / В.И. Харчевников // Изв. вузов. Строительство и архитектура, Новосибирск, 1985-№ 4. С. 16-18.

110. Харчевников, В.И. Роль хлоридов металлов в увеличении прочности и химической стойкости стекловолокнистого полимербетона ФАМ Текст. /

111. B.И. Харчевников, А.Д. Колешня, С.В. Назаров // Изв. вузов. Строительство и архитектура.- Новосибирск, 1987.-№ 5. С. 54-56.

112. Харчевников, В.И. К вопросу развития теории искусственных строительных конгломератов Текст. / В.И. Харчевников // Изв. вузов. Строительство и архитектура Новосибирск, 1989-№ 1. - С. 48-51.

113. Исследование возможности применения стекловолокнистого полимербетона и внедрение его в гальванических цехах Текст. / В.И. Харчевников, Т.Н. Стородубцева, Ю.А. Русских и др.: отчет по теме 82/77 Воронеж, 1977 - № госрегистр. 77054252 - 68 с.

114. Харчевников, В.И. Защита днищ электролизеров и межванной оцинковки стекловолокнистым полимербетоном (СВГТБ) Текст.: Информ. листок / В.И. Харчевников / ЦНТИ. Воронеж. - 1998. -№61.-21 с.

115. Композиционные шпалы на основе отходов древесины и стекловолокна для железных дорог Текст. / В.И. Харчевников, Т.Н. Стородубцева, В.Б. Огарков и др.: отчет о НИР № 101/93. Воронеж, 1993. - № госрегистр. 01.9.40000192.-43 с.

116. Использование полинома третьей степени при проектировании оптимального состава полимербетона ФАМ Текст. / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников, С.В. Назаров и др. Воронеж, 1989. - 10 с. - Деп. в ВНИИС 4.02.89, № 9224; Опубл. 1.04.89, БУДР Вып. 4.

117. Стекловолокнистые полимербетоны из древесных отходов Текст. / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников, Л.Н. Стадник и др. // Лесн. пром-сть. — 1993.-№ 3-С. 19.

118. Киселев, Б.А. Стеклопластики Текст.- М.: Госхимиздат, 1961240 с.

119. Волокнистые композиционные материалы Текст. / Пер. с англ. / Под ред. С.З. Бокштейна / М.: Мир, 1967. - 284 с.

120. Кортен, Х.Т. Разрушение армированных пластиков Текст. / Х.Т. Кортен. -М.: Химия, 1967 165 с.

121. Соломатов, В.И. Физические особенности формирования структуры композиционных строительных материалов Текст. / В.И. Соломатов, В.Н. Выровой // Изв. вузов. Строительство и архитектура. Новосибирск, 1984. — № 8.- С. 59-64.

122. Бабаевский, П.Г. Отверждающиеся связующие композиционных пластиков Текст. / П.Г. Бабаевский // В кн.: Пластики конструкционного назначения / Под ред Е.Б. Тростянской М.: Химия, 1974- С. 80.

123. Шустер, Д. В кн.: Монокристальные волокна и армированные ими материалы Текст. / Д. Шустер, Э. Скала; Пер. с англ./ Под ред. А.Т. Тумановой.-М.: Мир, 1973.-С. 379-411.

124. Паскоу, М. Применение полимерных строительных материалов в строительстве и строительных конструкциях Текст. / М. Паскоу.- В кн.: Промышленные полимерные материалы-М.: Химия, 1980 -С. 371.

125. Экспериментальные исследования длительной прочности древесностекловолокнистого композиционного материала Текст. / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников, Ю.Н. Бухонов, А.В. Гапоненков; ВГЛТА-Воронеж, 1997. 13 с. - Деп. в ВИНИТИ 17.02.97, № 515-В97.

126. Харчевников, В.И. К вопросу развития теории искусственных строительных конгломератов Текст. / В.И. Харчевников // Изв. Вузов. Строительство и архитектура Новосибирск, 1989 - № 1- С. 48-51.

127. Харчевников, В.И. Характеристики древесностекловолокнистого полимербетона Текст. / В.И. Харчевников, Б.А. Бондарев // ТС 113 Симпозиум, 6 июля 1995 г., Антверпен, Бельгия, 1995 1 с.

128. Изучение межмолекулярных взаимодействий компонентов стекло-волокнистого полимербетона ФАМ методом ИК-Спектроскопии Текст. / В.И. Харчевников, А.И. Бучнева, J1.H. Стадник, Н.П. Клименко; ВГЛТА Воронеж, 1990.- 13 с. - Деп. в ВНИИНТПИ. - Вып. 3.-№ 10419.

129. Харчевников, В.И. Стекловолокнистый бетон на основе полимерного и цементного вяжущих для корпусов емкостей хранилищ агрессивных жидкостей Текст. / В.И. Харчевников, Л.Н. Стадник // Изв. вузов. Строительство. - 1991. - № 12. - С. 74-78.

130. Бондарев, Б.А. Выносливость композиционных материалов в конструкциях железнодорожных шпал Текст.: моногр. / Б.А. Бондарев, В.И. Харчевников, А.Д. Корнеев и др. / Под ред. В.И. Харчевникова Липецк: ЛГТУ, 2002.-218 с.

131. Поверхности раздела в полимерных материалах Текст. / Под ред. Э. Плюдемана / Композиционные материалы М.: Мир. - 1978 - Т. 6. - 294 с.

132. Механика композиционных материалов Текст. / Под ред. Дж. Сен-децки / Композиционные материалы М.: Мир.- 1978 - Т. 2. - 564 с.

133. Разрушение и усталость Текст. / Под ред. JL Браутмана / Композиционные материалы-М.: Мир.-1978.-Т. 5. -484 с.

134. Баженов, Ю.М. Компьютерное материаловедение строительных композитов с трещинами и порами Текст. / Ю.М. Баженов, В.А. Воробьев,

135. A.В. Илюхин // Изв. вузов. Строит. 2001 - № 11. - С. 37-43.

136. Хозин, В.Г. Формирование и роль граничных слоев связующих в полимербетонах Текст. / В.Г. Хозин, Ю.Г. Иващенко, В.И. Соломатов // Изв. вузов. Строительство 1995-№ 10.-С.47-52.

137. Потапов, Ю.Б. Полиэфирные полимербетоны Текст.: моногр. / Ю.Б. Потапов, В.И. Соломатов, А.Д. Корнеев // Воронеж: Изд-во ВГУ, 1992172 с.

138. Корнеев, А.Д. Структурообразование, свойства и технология полимерных композиционных материалов Текст.: автореф. дис. .докт. техн. наук /А.Д. Корнеев-Липецк, 1995.-45 с.

139. Козомазов, В.Н. Структура и свойства высоконаполненых строительных полимерных композитов Текст.: автореф. дис. .докт. техн. наук /

140. B. Н. Козомазов М., 1996 - 42 с.

141. Бобрышев, А.Н. Синергетика композиционных материалов Текст.: Моногр. / А.Н. Бобрышев, В.Н. Козомазов, Л.О. Бабин, В.И. Соломатов / Под ред. В.И. Соломатова Липецк: НПО Ориус, 1994 - 153 с.

142. Розен, Б.У. Механика разрушения волокнистых композитов Текст.: В кн. Разрушение / Б.У. Розен, Н.Ф. Дау / Под ред. Г. Либовица. М.: Мир, 1976.-Т. 7.- Ч. 1.- С. 305-328.

143. Николаев, А.Ф. Технология пластических масс Текст. / А.Ф. Николаев. Л.: Химия, 1977. - 368 с.

144. Оробченко, Е.В. Фурановые смолы Текст. / Е.В. Оробченко, Н.Ю. Прянишникова Киев: Изд. техн. лит-ра, 1963 - 166 с.

145. Акчабаев, А.А. Основы прогрессивной технологии прессуемого арболита Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук / А.А. Акчабаев. СПб, 1992. -49 с.

146. Советский энциклопедический словарь Текст. / Гл. ред. A.M. Прохоров (2-е изд).- М.: Сов. Энциклопедия 1983 - 1600 с.

147. Берлин, А.А. Основы адгезии полимеров Текст. / А.А. Берлин, В.Е. Васин. М.: Химия, 1974. - 391 с.

148. Липатов, Ю.С. Композиционные полимерные материалы Текст. / Под ред. Ю.С. Липатова.- Киев: Наукова думка, 1975.- 190 с.

149. Дерягин, Б.В. Адгезия твердых тел Текст.: Моногр. / Б.В. Дерягин, Н.А. Кротова, В.П. Смильга. М.: Наука, 1973. - 280 с.

150. Инструкция по проектированию и изготовлению баковой аппаратуры из армополимербетона Текст. / ВСН 01-78: Утв.27.12.78. №240. - М.: МЦМСССР, 1979.-94 с.

151. Инструкция по технологии приготовления полимербетонов и изделий из них (СН 525-80) Текст. М.: Стройиздат, 1981. - 2 с.

152. Практикум по химии и физике полимеров Текст.: Учеб. изд. / Н.И. Аввакумова, Л.А. Бударина / Под. Ред. В.Н. Куренкова. М.: Химия, 1990.-304 с.

153. Рыбьев, И.А. Решение неотложных проблем строительно-технологических наук и производства Текст. / И.А. Рыбьев // Изв. вузов. Строительство 2002 - № 6 - С.35-37.

154. Мастики, полимербетоны и полимерсиликаты Текст. / Под ред. В.В. Патуроева и И.Е. Путляева. М.: Стройиздат, 1975. - 224 с.

155. Харчевников, В.И. Соответствие оптимальных составов стеклово-локнистых полимербетонов закону прочности оптимальных структур Текст. / В.И. Харчевников // Тр. ин-та.: Воронеж, политехи, ин-т. 1985. - С. 57-61.

156. Пластические массы органического происхождения. Методы испытаний Текст. М.: Изд-во стандартов, 1967. — 79 с.

157. Рекомендации по подбору составов П-бетонов Текст. — М.: НИИЖБ, 1987.-28 с.

158. Соломатов, В.И. Технология полимербетонов: Метод, указания к диплом, проект. Текст. / В.И. Соломатов. М.: МИИТ, 1985. -20 с.

159. СН и П ПВ 4-71. Нормы проектирования. Деревянные конструкции Текст. М.: Стройиздат, 1978. - 32 с.

160. Нормы проектирования. Бетоны и железобетонные конструкции Текст. М.: Стройиздат, 1975. - 90 с.

161. Руководство по методам испытаний полимербетонов Текст. — М.: НИИЖБ, 1970.-22 с.

162. Корнеев, А.Д. Эпоксидные полимербетоны: Моногр. / А.Д. Корнеев, Ю.Б. Потапов, В.И. Соломатов.- Липецк, ЛГТУ, 2001.- 181 с.

163. Бацанов, С.С. Структурная рефрактометрия Текст. / С.С. Бацанов-М: МГУ, 1960.-212 с.

164. Стородубцева, Т.Н. Определение влажностных деформаций в цилиндрической заготовке из древесного материала Текст. / Т.Н. Стородубцева, В.Б. Огарков, ВГЛТА. Воронеж, 1998. - 6 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.11.98, № 3262-В98.

165. Харчевников, В.И. Руководство к проведению лабораторных работ по определению упругих характеристик древесины с учетом анизотропии ее свойств Текст. / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников, А.А. Томин Воронеж: ВГЛТА, 2000.-44 с.

166. Стородубцева, Т.Н. Влияние повышенных температур на механические характеристики древесины сосны и полимерной матрицы древесностекловолокнистого композиционного материала Текст./ Т.Н. Стородубцева, В.И.

167. Харчевников // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение: Сб. науч. тр. / Воронеж, гос. лесотехн. акад. Воронеж, 1999. - С. 129-132.

168. Кассандрова, О.Н. Обработка результатов наблюдений Текст. / О.Н. Кассандрова, В.В. Лебедев // Наука, главная редакция физ.-мат. литературы, 1970.- 104 с.

169. Беляев, В.Е. Разработка основ расчета армополимербетонных конструкций на совместные силовые и температурные воздействия с учетом влияния длительных процессов Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук / В.Е. Беляев.-М., 1985.-40 с.

170. Горбунов, Г.И. Основы строительного материаловедения (состав, химические связи, структура и свойства строительных материалов): Учеб. издание Текст. / Г.И. Горбунов. М.: Издательство АСВ, 2002 - 168 с.

171. Скупин, Л. Полимерные растворы и пластбетоны Текст. / Л. Ску-пин Пер. с чеш. -М: ГСИ, 1968-176с.

172. Шами, К. Механизм передачи нагрузки через поверхность раздела// Поверхности раздела в полимерных композитах Текст. / К. Шами / Под ред. Э. Плюдемана; Пер. с англ.- М.: Мир, 1978 С.42-87.

173. Горбаткина, Ю.А. Адгезионная прочность в системах полимер-волокно Текст. / Ю.А. Горбаткина. -М.: Химия, 1987.- 192 с.

174. Келли, А. Высокопрочные материалы Текст. / А. Келли.- М.: Мир, 1976.-261 с.

175. Пластики конструкционного назначения Текст. / Под ред. Е.Б. Тро-стянской М.: Химия, 1974 - 304 с.

176. Филлипс, Д.Ю. Прочность, вязкость разрушения и усталостная выносливость полимерных композиционных материалов Текст. / Д.Ю. Филлипс, Б. Харрис // Пром. полимер, композиц. материалы / Под ред. П.Г. Бабаевского; Пер. с англ. М.: Химия, 1980 - 472 с.

177. Маилян, JI.P. Сопротивление бетона и арматуры силовым воздействиям различных видовТекст.: Моногр. / JI.P. Маилян, М.Ю. Беккиев Нальчик: Изд-во КБГСХА, 2000.- 180 с.

178. Харук, Е.В. Проницаемость древесины жидкостями и газами Текст. / Е.В. Харук. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение РАН, 1976 - 190 с.

179. Выгодский, М.Я. Справочник по высшей математике Текст. / М.Я. Выгодский.- М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1963 870 с.

180. Александров, А.В. Сопротивление материалов Текст.: Учеб. для вузов / А.В. Александров, В.Д. Потапов, Б.П. Державин М.: Высш. шк., 1995.-560 с.

181. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности Текст. / Г.С. Варданян, В.И. Андреев, Н.М. Атаров, А.А. Горшков: Учебник / Под ред. Г.С. Варданяна М.: Изд-во АСВ, 1995 - 568 с.

182. Рохлин, И.А. Справочник конструктора — строителя Текст. / И.А. Рохлин, И.А. Лукашенко, A.M. Айзен / Под. ред. А.Н. Комера. Киев: Гос-стройиздат УССР, 1963. - С. 690-696.

183. Стородубцева, Т.Н. Водостойкий композиционный материал на основе отходов лесного комплекса для железнодорожных шпал Текст. / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников// Изв. вузов. Строит 2002 - № 12 - С.74-78.

184. Соколова, Ю.А. Новые модифицированные клеи, антикоррозионные и защитно-декоративные покрытия строительного назначения на основе эпоксидных смол Текст.: автореф.докт. техн. наук / Ю.А. Соколова. М., 1980— 37 с.

185. Иванов, Ю.М. О физико-механических испытаниях модифицированной древесины Текст. / Ю.М. Иванов // Пластификация и модификация древесины-Рига, 1970 —С. 17-25.

186. Прошин, А.П. Исследование кинетики отверждения полимерных покрытий Текст. / А.П. Прошин, В.И. Логанина, С.Н. Кислицына // Изв. вузов. Строительство. 2003.-№ 2 - С. 41-44.

187. ГОСТ 21126-75. Методы ускоренных испытаний на долговечность и сохраняемость в агрессивных средах (общие положения) Текст.- М.: Госстандарт СССР, 1982.- 74 с.

188. Руководство по методам испытания полимербетонов на химическую стойкость Текст.- М.: ВНИИЖТ Госстроя СССР, 1972.- 20 с.

189. Стородубцева, Т.Н. Композиционный материал на основе древесины для железнодорожных шпал: Трещиностойкость под действием физических факторов Текст.: моногр — Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 2002216 с.

190. Рахимов, Р.З. Критерии долговечности конструкционных строительных материалов Текст. / Р.З. Рахимов // Работоспособность строительных материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов: В сб. / КХТИ.- Казань, 1981. С. 4-6.

191. Белянкин, Ф.П. Деформативность и сопротивляемость древесины как упруго — вязкопластического тела Текст. / Ф.П. Белянкин, В.Ф. Яценко. — Киев: Изд-во АН УССР, 1997. 198 с.

192. Яценко, В.Ф. Прочность и ползучесть слоистых пластиков (сжатие, растяжение, изгиб) Текст. / В.Ф. Яценко.- Киев: Наукова думка, 1966 — 204 с.

193. Иванов, A.M. Структурные диаграммы полимеров и пластмасс, применяемых в строительстве Текст. / A.M. Иванов // Ползучесть строительных материалов и конструкций: Сб./ ЦНИИСК. 1964 - № 218. - С. 41-44.

194. Сталеполимерные строительные конструкции Текст. / Под ред. С.С. Давыдова и A.M. Иванова. JL: Стройиздат, 1972. - 200 с.

195. Баженов Ю.М. Технология бетона Текст.: учеб. / Ю.М. Баженов.-М.: Изд-во АСВ, 2003.- 500 с.

196. Беляев, В.Е. Исследование кратковременного и длительного воздействия изгибающего момента на сталепластбетонные балки Текст.: автореф. дис.канд. техн. наук / В.Е. Беляев. Воронеж, 1968. - 22 с.

197. СН и П 2.03.01-84 . Бетонные и железобетонные конструкции Текст. / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 80 с.

198. ГОСТ 10629-88. Шпалы железнодорожные предварительно напряженные для железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия Текст.-Введен с 01.03.89 — М.: Изд-во стандартов, 1989. 7 с.

199. Изготовление и приемка железнодорожных шпал Текст. / Пособие и СН и П 3.09.01-85 и ГОСТ 190629-88. М.: ВНИИЖелезобетон, 1990.- 72 с.

200. Таблицы физических величин Текст.: Справочник / Под ред. акад. П.К. Каконина. М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.

201. Справочник строителя Текст. / Под ред. JI.P. Маиляна. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1996. - 576 с.

202. Стородубцева, Т.Н. Упругие характеристики древесины сосны — армирующего заполнителя композиционных материалов на основе полимерного и цементного связующего Текст. / Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников // Изв. вузов. Лесн. журн 2002. - № 6 - С. 52-59.

203. Планида, В.Е. Определение предела пластического течения древесины методом релаксации Текст. /В.Е. Планида, Б.И. Огарков // Записки ВСХИ.-Воронеж, 1959.-Т. XXVIII.-Вып. 2.-С. 361-365.

204. Потапов, Ю.Б. Ползучесть пластобетона на смоле ФАМ при сжатии Текст. / Ю.Б. Потапов, Л.М. Залан // Бетон и железобетон 1965. - № 9. -С. 31-32.

205. Иванов, A.M. Структурная диаграмма фурфуролацетонового пласт-бетона при сжатии Текст. / A.M. Иванов, Ю.Б. Потапов // Механика полимеров (Рига). 1968. -№ 3. - С. 454-461.

206. Залан, Л.М. Исследование конструкционных свойств мелкозернистого фурфуролацетонового полимербетона с учетом ползучести Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук / Л.М. Залан. Воронеж, 1969. - 24 с.

207. Залан, Л.М. Сравнительные данные о ползучести песчаного пластобетона на мономерах ФА и ФАМ Текст. / Л.М. Залан // Пластмасса в строительстве на ж. -д. трансп.: СПб. Воронеж, 1966. - С. 49-54.

208. Иванов, A.M. Релаксация напряжений в полимербетоне ФАМ при сжатии Текст. / A.M. Иванов, М.И. Кобелев // Сталеполимербетонные конструкции/ Труды ВИСИ: Изд-во ВГУ, Воронеж, 1970. Т. 16. - Вып. 1. - Ч. 1.-С. 34-41.

209. Шапиро, Д.М. Расчет конструкций и оснований методом конечных элементов Текст.: Учеб. пособие /Д.М. Шапиро. Воронеж: Воронеж, гос. арх.-строит. акад., 1996 - 80 с.

210. Белянкин, Ф.П. Прочность и деформативность слоистых пластиков Текст. / Ф.П. Белянкин, В.Ф. Яценко, Г.И. Дыбенко Киев: Наукова думка, 1964.-218 с.

211. Иванов, A.M. Расчет деревянных конструкций с учетом продолжительности действия нагрузки Текст. / A.M. Иванов- Воронеж: Труды ВИСИ, 1957. -№ 6-С. 11-18.

212. Алимов, С.А. Исследование длительной прочности и деформатив-ности цельной и клееной древесины лиственных пород Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук / С.А. Алимов. М, 1966. - 20 с.

213. Беляев, В.Е. Прочность и деформативность сталепластбетонных балок и плит при длительном действии постоянной нагрузки Текст. / В.Е. Беляев, М.И. Кобелев, В.А. Ломухин//Бетон и железобетон 1968-№ 7 -С.23-24.

214. Иванов, A.M. Об уравнении нелинейной ползучести некоторых пластмасс и древесины Текст. / A.M. Иванов, Ю.Б. Потапов, С.А. Алимов // Изв. вузов. Строительство и архитектура Новосибирск. - 1968. — № 6. - С. 13-20.

215. Иванов, A.M. Строительные конструкции из полимерных материалов Текст. / A.M. Иванов, К.Я. Алгазинов, Д.В. Мартинец. М.: Высш. шк., 1978.-236 с.

216. Потапов, Ю.Б. Ползучесть щебенчатого пластобетона на смоле ФАМ при растяжении и изгибе Текст. / Ю.Б. Потапов // Теория сооружений и конструкций: сб. тр. / ВИСИ. Воронеж, 1967. - Вып.2 - № 13. - С. 9-14.

217. Рахимов, Р.З. Основы теории долговечности строительных конструкций композиционных материалов Текст. / Р.З. Рахимов // Новые композиционные материалы в строительстве: Тез докл. науч.-техн. конф./ СПИ.- Саратов, 1981.-С. 24-25.

218. Добрачев, А.А. Производство шпал и сопутствующей продукции Текст. / А.А. Добрачев, Н.Д. Киреев, М.П. Овсянников Екатеринбург: СВ-96, 1997.-78 с.

219. Пат. № 2215705 РФ. Состав для композиционного материала Текст. /Т.Н. Стородубцева, В.И. Харчевников, Ю.А. Репяков; Воронеж, гос. лесотехн. акад.- № 2001110516; Заявл. 17.04.2001; Опубл. 20.11.2003, Бюл. № 31.- 9 с.

220. Баженов, Ю.М. Технология бетона, строительных изделий и конструкций Текст.: Учеб. для вузов / Ю.М. Баженов, JI.A. Алимов, В.В. Воронин, У.Х. Магдеев.- М.: Изд-во АСВ, 2004.- 256 с.

221. Гук Г.В. Полимерцементный бетон в автодорожном строительстве / Г.В. Гук-Львов: Свит, 1990.-96 с.

222. Кондрашкин, Г.И. К токсикологии фурфурол-ацетонового мономера Текст. / Г.И. Кондрашкин Вопросы гигиены и токсикологии некоторых производств органического синтеза- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1968.-Т. 73 — Вып. 4.-С. 40-45.

223. Макринов, В.А. Патогистологические изменения при интоксифика-ции фурфурол-ацетоновым мономером Текст. / В.А. Макринов, Ю.С. Жосанов, Г.Н. Кондрашкин.- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1968 — Т. 73- Вып. 4 С. 46-51.

224. Слюсарь, М.П. Токсикология и гигиена высокомолекулярных соединений и химического сырья, используемого для их синтеза Текст. / М.П. Слюсарь, Л.Т. Киричек.-Л., 1964.-С. 49.

225. Вредные вещества в промышленности: Справочник М.: Наука, 1968.-Т. 11.-С. 416.

226. Пат. № 2117119. Строительный элемент, приоритеты, пост. заяв. Текст./ В.И. Харчевников, Б.А. Бондарев, А.В. Гапоненков и др.; № 97103802; Заявл. 12.03.97; Зарегистр. в ГРИ 10.08.98; 6 Е 04 С 2/06, 3/20, Е 01 В 3/32, Е 01 С 5/08.

227. ГОСТ 78-89. Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи Текст. Введ. с 01 03.90.- М.: ГК по стандартам, 1989 - 8 с.

Похожие работы

Строительство
05.23.00