автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Обеспечение трещиностойкости композиционного материала на основе древесины для железнодорожных шпал при отверждении и всестороннем увлажнении

На правах рукописи

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ КОМПОЗИЦИОННОГО / МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ШПАЛ ПРИ ОТВЕРЖДЕНИИ И " /'

ВСЕСТОРОННЕМ УВЛАЖНЕНИИ

Специальность: 05.21.05 «Технология и оборудование деревообрабатывающих производств, древесиноведение»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 1999

Работа выполнена в Воронежской государственной лесотехнической академии на кафедре сопротивления материалов и теоретической механики.

Научный руководитель - заслуженный деятель науки РФ,

академик РАЕН, доктор технических наук, профессор Харчевников В.И.

Официальные ошюненты:

доктор технических наук Белокуров В.П.; кандидат технических наук, доцент, с. н. с. (ВГАСА) Золотухин С.Н.

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт

лесной генетики и селекции (лаборатория анаюмии и технических свойств древесины)

Защита состоится 24 сентября 1999 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 064.06.01 в Воронежской государственной лесотехнической академии но адресу: •

394613 г. Воронеж, ул. Тимирязева, д. В, зал заседаний - ауд. 118.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ВГЛТА. Автореферат разослан М » О £ У?1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, академик РАЕН,

д. т. н., профессор с^Г ^ Курьянов В.К.

М ыл-ыо.ь.о

ОЬ'ЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАКО'ГЫ

Актуальность темы диссертации обосновывается следующим:

Железнодорожный транспорт, в том числе и лесовозный, при крайне медленном строительстве на территории России автомобильных дорог в ближайшие десятилетия останется основным средством грузоперевозок.

Одним из главных, но и наиболее уязвимых, с позиции эксплуатационной долговечности, элементов Верхнего строения железнодорожного полотна является шпала. Как показывает статистика, в мировой практике строительства железных дорог самым распространенным материалом для шпал является древесина. Шпалы на ее основе составляют до 80 % от их общего числа и имеют нормативный срок службы при пропитке антисептиками 14...25 лет, который снижается, в связи с интенсификацией грузопотоков и увеличением нагрузок и скоростей, до 8... 10 лет. В то же время известно, что для замены шпал и на развитие сети железных дорог необходимо вырубать ежегодно до 12 млн. м3 лесов, являющихся легкими планеты, причем ей подлежат деревья в возрасте 80... 100 лег.

Интенсивная замена деревянных шпал на железобетонные ведет к большим экономическим потерям, которые складываются из физико-технических и механических недостатков железобетона - большой массы, электропроводности, хрупкости, ограниченной коррозионной стойкости и, г лавное, жесткости, приводящей к износу рельсов и бандажей колесных пар подвижного состава. Поэтому, при отсутствии учета этих потерь службами пути железных дорог, складывается стуация. когда отпускная стоимость железобетонной шпалы оказывается ниже, чем та же стоимость шпалы из новых композиционных материалов, например, дрспсепостскловолокнистбго' композиционного материала (ДСВКМ), созданного в Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛ'ГА), в соответствии с планом НИР Цснтралыю-Чсрпоземного отделения наук о лесс и госбюджета ВГЛТА (г.р. № 01.960.0] 578) лишенного выше названных недостатков. Такое положение тем более парадоксально потому, что ДСВКМ более чем па 70 % состоит из компонентов, которые могут быть получены па основе отходов лесного комплекса и деревообрабатывающих производств или являются таковыми -это фурфуролацетонован смола ФАМ (связующее полимерном матрицы), а также древесная щепа, вершинные срезы хлыстов и т.п. (армирующие заполни! ели).

К настоящему времени в ВГЛ'ГА получены составы и механические характеристики ДСВКМ, армированного, например, щепой с длиной элементов 150...200 мм или каркасом из необработанных досок, получаемых, например, из отходов шпалопиления. Изучены процессы совместимости полимерной мастики па основе ФАМ и древесного заполнителя, ползучесть и выносливость этого материала. Однако производственные испытания шпал показали, что одной невозможных причин появления трещин на их поверхностях может являться влага, диффузионно проникающая через слой полимер-

ной матрицы к предварительно высушенному древесному армирующему заполнителю, склонному к разбуханию, а также температура саморазогрева, усадка и набухание олигомера ФАМ при отверждении и эксплуатации.

В связи с изложенным, представлялось важным изучить влияние различных физических факторов на полимерную матрицу из стекловолоюшсто-у го композиционного материала (СВКМ), древесный заполнитель и, в целом, на ДСВКМ с учетом анизотропии их свойств.

Цслыо исследований, результаты которых излагаются в данном реферате, является выработка на их основе матсриаловедческих, технологических и иных приемов, гарантирующих трещиностойкость ДСВКМ в течение заданного срока эксплуатации шпал, в том числе лесовозных железных дорог. [ Ооычст исследований - древееностекловолокнистый композиционный | материал, получаемый на основе отходов лесного комплекса.

Наиболее существенные новые научные результаты и отличительные особенности предстаиленной работы:

- получены значения модулей упругости и коэффициентов Пуассона древесины сосны вырубки Левобережного лесничества г. Воронежа, что дало возможность использовать их в уравнениях обобщенно! о закона Р. Гука для ор-тогроино! о тела;

- проведены экспериментальные исследовании по выявлению зависимостей пределов прочности и модулей упругости древесины и СВКМ (стекловолок-пистого композиционного материала на ФАМ - фурфуролацетоновом оли-гомере) от тсмпера1уры в диапазоне от 0° до 100°С. Их результаты зачем аппроксимированы 15 линейными функциями и получены значения темпера-1урпых коэффициентов по прочности и жесткое!и:

- разработаны две модели напряженного и деформированного состояния в кубе из ДСВКМ, учитывающие физически!'] смысл процессов, происходящих в нем с момента начала отверждения олигомера ФАМ до возможного всестороннего увлажнения, что позволило вывести формулы для подсчет усадочных деформаций и напряжений н кубике из древесины, которые могут быть использованы при расчете шпал по первому и второму предельным состояниям. в том числе при определении толщины полимерной оболочки из СВКМ, защищающей се о! действия воды;

- разработаны на основе патента РФ водо- и трещипоетойкий состав ДСВКМ, технология и регламент отливки шпал;

-- доказана правильность теоретических расчет» по определению напряжений и деформаций в кубе из ДСВКМ путем их экспериментальной проверки па образцах, погруженных в воду;

- получены коэффициенты стойкости, длительного сопротивления и длительный деформационный, учитывающие действие на ДСВКМ воды и одновременно приложенной постоянной изгибающей нагрузки, значения которых уточнены с помощью аппроксимирующих функций.

Достоверность результатов и выводов работы определяют:

- обеспечение соответствия граней кубиков, выпиленных из ствола сосны, плоскостям упругой симметрии древесины;

- применение при обработке данных эксперимента методов математической статистики;

- проверка правильности расчетов экспериментальными исследованиями;

- использование при выборе,аппроксимирующих функций современной ЭВМ, причем выбирались те функции, в результате применения которых сумма квадратов отклонений между теоретическими и экспериментальными значениями характеристик была минимальной.

Значимость полученных результатов дли теории:

- в упругой постановке рассмофено напряженное и деформированное состояния кубика из древесины с гранями, совпадающими с плоскостями ее упругой симметрии, заключенного и условно изотропную оболочку из от-вержденного раствора ФАМ, армированного стеклоссткой (СВКМ);

- в отличие от ранее выполненных исследований процесса усадки СВКМ, предложено учитывать не только рост его предела прочности и модуля упругости при отверждении, но и понижение значений этих характеристик при саморазогреве и результате экзотермической реакции полимеризации и дальнейшем технологическом прогреве при температуре 60°С. Учтены также возможность смены знаков нормальных напряжений по граням деревянного кубика при постепенном охлаждении, появление на них реактивных усилий сдвига за счет возникновения на гранях раздела полимер-древесина адгезионных связей различной природы, анизотропия свойств последней и влияние давления набухания при всестороннем увлажнении;

- в связи со сложностью перечисленных физических процессов и изменчивостью свойств главных компонентов ДСВКМ - древесины и СВКМ, предложено применить при построении суммарных эпюр напряжений, возникающих по граням деревянного кубика под действием всех физических факторов. принцип независимости действия сил и рассмотреть две взаимно дополняющих модели напряженного и деформированного состояния в нем.

Применимость предложенного подхода доказана оригинальными экс-перимешальпымп исследованиями, позволившими установить совпадение положения главной площадки с наибольшим растягивающим напряжением с направлением трещины в кубике из ДСВКМ. погруженного в воду при толщине оболочки меньшей, чем расчетная.

Значимость полученных результатов для практики состои т п:

- получении формулы для подсчета толщины полимерной оболочки, призванной защищать древесный армирующий заполнитель /(СВКМ от проникновения к нему воды;

- разработке на основе патента РФ подо- и трсщнностойкого состава каркасного варианта ДСВКМ, технологии и регламента отливки шпал, привязанные к существующим на шиалопильпых заводах;

- предложении ориентировать деревянные прокладки каркаса ДСВКМ, перпендикулярно главным растягивающим напряжениям, т.е. под углом 60° к основанию;

- получении численных значений коэффициентов стойкости по прочности и жесткости ДСВКМ в воде и при одновременном действии ее и длительных постоянных изгибающих нагрузок, что позволяет производить расчет шпал различного назначения, в том числе для лесовозных железных дорог, по первому и второму предельным состояниям:

- рекомендациях по защите поверхности шпал гидрофобизирующими составами;

- использовании предложенных методик для определения упругих характеристик древесины с учетом анизотропии ее свойств и температуры в учебном процессе ВГЛТЛ на кафедрах сопротивления материалов и древесиноведения.

На защиту ныносятсп:

- результаты определения упругих характеристик древесины сосны, позво-.ЫЮ1НИС счи 1агь ее ортотрониым телом;

- результаты выявления зависимостей механических характеристик древесины и СВКМ о г температуры;

- анализ напряженного и деформированного состояний, возникающих в кубике нз древесины под действием различных физических факторов:

- состав /[СВКМ, полученный на основе патента РФ;

- меюдики и результат определения коэффициента стойкости ДСВКМ и воде, коэффициента длительности и длительного деформационного коэффициент. полученных с учетом величины полного упругого прогиба;

- технология оглишеи шпал из каркасного варианта ДСВКМ и привязка ее к производственному процессу шналопиления;

- комплекс материаловедческих и технологических мероприятий по защите шпал от отрицательного действия на нее воды.

Апробации работы.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы доложены па ежегодных научно-технических конференциях студентов и препода ват елей ВГЛТА (1995... 1998), конференции молодых ученых ВГ'ЛТА (1999 гг.). на Всероссийских научно-практических конференциях : «Проблемы ресурсосберегающих и экологически чистых технологий на предприят иях лесного комплекса и подготовка лесоиижсперных кадров» и «Рациональное использование ресурсного потенциала в агролесном комплексе» - Воронеж (1995, 1998 гг.); на научной конференции профессорско-преподавательского состава, инженерно-технических работников и аспирантов по итогам научно-исследовательской работы за 1997 год, посвященной 200-летию Лесного департамента России - Воронеж (1998 г.); на международной научно-практической конференции : «Рациональное использование лесных ресурсов» -Йошкар-Ола (1999 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 17 статей, основное содержание - в 13, в том числс получен патент РФ.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка библиографических источников и приложений. Ее общий объем составляет 232 стр., в том числе в нем имеется 37 рисунков, 41 таблица, 97 библиографических источников и 27 стр. приложений.

г Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследований, приведены новые научные результаты, полученные автором, их значимость для теории и практики, положения , выносимые на защиту.

В нерпой главе рассмотрены общие понятия и терминология, связанные со способностью древесины поглощать воду. Сделан обзор научных публикаций, посвященных влиянию физических факторов - температуры, усадки и воды на прочностные и упругие характеристики главных компонентов ДСВКМ - древесины (Леонтьев ПЛ., Ашкенази Е.К.. Перелыгип Л.М., Уголев Б.Н., Боровиков А.М. и др.) и полимерного раствора ФЛМ ( Па-туроев В.В., Соломатов В.И., Потапов Ю.Б.. Харчевников В.И., Залан Л.М. и др.), который позволил установить наиболее важные результаты проведенных исследований и частично использовать их. Обращено внимание на то, что такие данные в отношении ДСВКМ практически отсутствуют.

Попытки воспользоваться численными значениями модулей упругости и коэффициентов С. Пуассона древесины сосны с целью введения их в уравнения обобщенного закона Р. Гука для ортотроппого материала, приводимыми в названных источниках, привело к установлению (¡¡акта того, что три из-всстных равенства, связывающие между собой эти постоянные, не соблюдаются.

В связи с этим, но второй главе приведены методики и результаты специальных исследований по определению упругих характеристик сосны вырубки Левобережного лесничества г. Воронежа при растяжении и сжатии с учетом анизотропии сс свойств. Получены статистически обоснованные значения модулей упругости п коэффициентов С. Пуассона, что дало возможность считать эту конкретную древесину ортотроппым телом и использовать полученные постоянные при определении толщины полимерной оболочки из СВКМ. призванной защищат ь се от проникновения воды.

В третьей главе обоснована постановка задачи исследования влияния физических факторов на целостность структуры ДСВКМ. В частности подчеркнуто, что к настоящему времени сделан расчет железнодорожных шпал из этого материала, основатлшй на обеспечении их прочности и жесткости при различных видах механических нагрузок - кратковременных, длительно действующих и динамических, но остался мало изученным целый ряд физических воздействий - это температура, усадки, набухание под действием воды и их сочетания. Вместе с тем, роль этих воздействий к нарушении монолитности структуры ДСВКМ может оказаться первичной и определяющей, а

механические нафузки лишь ускоряют начавшийся процесс разрушения. Совершенно не изученным является напряженное и деформированное состояния в окрестности произвольной точки в объеме элемента конструкции из ДСВКМ, возникающие в нем под действием выше названных факторов.

В связи с изложенным, в начале были изучены зависимости пределов прочности и модулей упругости при растяжении и сжатии древесины и СВКМ от температуры в диапазоне 0...1000 С. В результате аппроксимирования экспериментальных данных установлено, что эти зависимости являются линейными. Температура 100°С является критической, т.к. при ней в древесине начинает- происходить распад пентозанов, наличие которых характеризует се механические свойства, а в СВКМ - термическая деструкция полимера ФАМ. Получены значения температурных коэффициентов по прочности и жест кости, которые использовали в дальнейших расчетах.

Предложена формула для подсчета температурных напряжений па поверхности изделия из ДСВКМ, уточняющая приводимую в работах В.В. Па-туросва. В пей использованы новые результаты, полученные при исследовании влияния температуры па величины модуля упругости СВКМ и коэффициентов температурного расширения. Показано, что эпюры нормальных напряжений в сечениях куба из ДСВКМ, перпендикулярных нормалям «а», «Ь>. «г» ограничиваются параболой. Это позволяет подсчитать при известном, па-пример. напряжении па поверхности изделия, максимальное напряжение в его центре и наоборот.

Обращено внимание на то, что в известных исследованиях процесса усадки полимерных материалов их авторы принимали во внимание только па факт роста прочности, модуля упруг ости и самой усадки после отверждения и охлаждения до температуры 20°С. При этом совершенно не принималось во внимание, что процесс отверждения сопровождается повышением температуры. а эю связано с понижением прочностных и упругих характеристик, что и учитывалось нами параду с анизотропией свойств древесины при исследованиях усадки ДСВКМ.

Для выявления напряженного и деформированного состояний, возникающих в ДСВКМ иод влиянием физических факторов, предложено принять за объект исследования куб из этого материал, представляющий собой кубик из древесины сосны, грани которого совпадают с плоскостями се упругой симмарии и который заключен в полимерную оболочку из СВКМ. Опюшс-ния площадей поперечных сечений матрицы и древесного заполнителя в кубе из ДСВКМ и реальной шпале одинаковы.

Установлено, что процесс отверждения полимерного раствора ФАМ протекает по экспоненциальному закону, т.е. неравномерно во времени. Вначале он достаточно интенсивен в связи с саморазогрсвом его при экзотермической реакции полимеризации. Затем раствор густеет, и с этого момента свободным деформациям его усадки начинают препятствовать элементы древесного заполнителя, в конкретном случае - грани деревянного кубика. При этом у его ребер возможна концентрация напряжений.

Предложено применить в качестве первого вариант а модели напряженного и деформированного состояния в кубе из ДСВКМ условие равновесия внутренних усилий, 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 усадочных деформаций и напряжений по направлениям нормалей «а», «г» и «I» при основных технологических температурах 20 и 60° С и построить эпюры усадочных и суммарных с температурными напряжений, а затем вычислить соответствующие относительные упругие деформации.

Рассмотрен второй дополнительный вариант напряженного и деформированною состояний куба из ДСВКМ, где предлагается ввести усилия сдвига. которые при отверждении олигомера ФАМ начинают возникай» по его вертикальным (по направлению, например, нормали «а») граням в зоне раздела СВКМ - древесина в результате постепенного образования адгезионных связей различной природы и которые являются реактивными по отношению к усадочным усилиям по тем же граням. Па наш взгляд такой подход более точно характеризует физический смысл процессов, происходящих в кубе из ДСВКМ при его постепенном охлаждении и завершении реакций полимеризации олигомера ФАМ. Па основании этой модели также построены соответствующие ">нюры.

Их рассмофсиие позволило сделать вывод о том, что наличие остаточных температурных напряжений на поверхности изделия делают в определенный момент напряженное состояние в кубе из ДСВКМ и, конечно, любого изделия из этого материала более опасным, чем при его полном основании. Аналогичное состояние может возникнуть, например, в железнодорожной шпале, в летнее время и. в особенности, через рельсы па стрелочных переводах и в кривых, когда они разогреваются до температуры более 100 °С при движении по ним поездов.

Напряженное и деформированное состояния у произвол!,ной точки в обьемс деревянного кубика, например у его центра, является объемным, по сам кубик не является главным также, как н его грани не являются главными площадками, т .к. на них действуют и нормальные и кле.-пельные напряжения, возникающие па них в результате температурных и усадочных процессов.

С использованием специальной программы для ЭВМ были получены величины главных напряжений и положения соответствующих площадок, определяемых, например, углом м (рис. 1), а также вычислены значения главных деформаций для двух вариантов - с положительными и официальными нормальными и касательными напряжениями на исходных площадках по направлению нормалей «а», «г» и «1».

Для выявления величин напряжений в опасных точках сечений, совпадающих с гранями деревянного кубика по направлению нормалей «а», «г», «I» и возникающих в результате набухания полимерной оболочки, давления набухания на нес древесного заполнителя при всестороннем увлажнении ку -

т(2) П=1С05Р 03=0.31МПа

В3=2.17 л,

/ \бг кшмпа

\/ у \^о2=з.9бМПа

1 А

^и)=вуАх-2.17/Ш=1.904 ¿_и) = 62° 18'« 62'

> ПЛОСКОСТЬ, СОВПАДАЮЩАЯ СГЛЛЛ. 1.0/

Рис. 1. Построение главного куба для объемного напряженного состояния кубика из древесины сосны

ба из ДСВКМ, а также продолжающегося процесса усадки, были построены эпюры соответствующих напряжений, а затем эпюры суммарных напряжений от действия всех рассмотренных физических факторов.

В результате введения необходимых данных в ЭВМ и использования специальной программы произведен анализ двух вариантов напряженного и деформированного состояния в кубике из древесины. Снова найдены величины главных напряжений, определены через направляющие косинусы положения главных площадок, а затем величины главных относительных деформаций. '

Полученные данные позволили подсчитать необходимую толщину полимерной оболочки, равную 20...30 мм. Она до/окна обеспечить прочность ДСВКМ при расчете по первому предельному состоянию.

Наибольшую опасность представляет величина главной относительной деформации (расчет но второму предельному состоянию) по направлению между осями «г» и «1». равное 0.01 или 1 %. Она выше, чем максимальная относительная деформация при начале трещштообразования, равная 0.0066 или 0.66 %. 'Гак как аналогичная деформация без учета действия воды составляла 0.48 %. то это означает, что. как и следовало ожидать, ее действие повысило деформа! явность СВКМ вдвое. Однако это но означает, что трещины в полимерной оболочке после увеличения се толщины должны появиться. т.к. снижение величины модуля упругости СВКМ при растяжении под действием воды должно уменьшить и фактические напряжения в пси. Однако такое утверждение потребовало экспсримешалыюй проверки.

По результатам экспериментальных и теоретических исследований, изложенных в третьей главе, был сделан следующий практический вывод: необходимо несколько изменить состав С13КМ. повысив сю предельную растяжимость и гидрофобпость и применить специальную защиту поверхности полимерной оболочки от проникновения воды в псе tí к древесному заполнителю, предохраняя его от набухания и гниения.

13 связи с изложенным, в четверт ой гланс было сделано обоснование выбора компонентов водостойкого состава матрицы ДСВКМ и разработана технология отливкп из пего железнодорожных шпал, например, в существующих цехах шпалопилепия.

'Гак. были рассмотрены достоинства и недоаатки возможных компонентов полимерной матрицы СВКМ и ДСВКМ с позиции включения пч в ее состав с целью повышения водостойкости, продельной рас!яжимости, прочности и Экологической безопасное!и. а именно:

подчеркнуто, что основным сырьем для получения смолы ФАМ является фурфурол, синтезируемый при переработке отходов лесопромышленного комплекса;

- подтверждено, что при отверждении монодифурфурилидснацстопа - одного нз главных составляющих олигомера ФАМ выделяется вода, нити пирующая процесс его полимеризации в целом. Для ее удаления рекомендовано сушить древесину армирующих заполни!елей до влажности 8... 12 %. При

этом из раствора к древесину не только впитывается излишек воды, но и происходит се пропитка ФАМ, г.с. защита от набухания и гниения;

- рекомендовано не поднимать температуру прогрева изделий в сушильной камере выше 60...65°С, тле. это может привести к расплаву БСК и вызвать внутреннюю коррозию;

- присутствие свободной БСК в отаерждешгой матрице уменьшает ее прочность, т.к. ее кристаллы являются концентраторами внутренних напряжений, поэтому следует стремиться к уменьшению ее количества в составе за счет введения в него каталитически активного наполнителя - пиритовой муки, одновременно повышающий водостойкость ДСВКМ;

- получен патент РФ № 2098375, данные которою по составу полимерно;! матрицы практически полностью использованы в предложенном теоретическом составе ДСВКМ, содержащем армирующий каркас из древесины (табл. 1), определены его основные физико-мсханичсскис характеристики (табл. 2);

- разработана технологическая линия по отливке шпал, а также соответствующий регламент, в которых учтена возможность налаживания их производи на в существующих шпалопильных цехах. При этом целесообразно использовать не только имеющиеся в них станки и оборудование, по и древесные огходы. которые шли рапсе на изготовление тарной дощечки.

( .'.тедующии этапом нашей работы, результаты котором изложены и шггой глапс, было исследование влияния воды на ДСВКМ без и с учетом одновременного действия постоянной изгибающей нагрузки.

13 частности, выявлена часть полных относительных деформаций, характеризующих влияние давления стесненного набухания кубика из древесины па полимерную оболочку. Это позволило определить его абсолютные деформации. а за i см - относительные ребер куба из ДСВКМ. которые при толщине оболочки в 12.5 мм оказались выше предельной растяжимости ДСВКМ.

Сделан вывод о том, чго простое увеличение ее толщины не решает полностью проблему защиты древесины от набухания, поэтому необходимо одновременно производить обработку поверхности шпалы, например, гид-рофобизнрующими растворами.

Поставлен оригинальный эксперимент по определению абсолютных деформаций ребер куба из ДСВКМ, погруженного в воду. Установлено, что в оболочке куба из СВКМ толщиной 12.5 мм, не обработанной гидрофобизн-ругощпм раствором, через два месяца экспозиции в воде возникают трещины под углом, практически совпадающим с углом наклона главной площадки с наибольшим главным растя) иватощим напряжением, что полностью подтвердило правильност ь теоретических расчетов.

Обработка поверхности куба растворами низкомолекулмриого полиэтилена (НМГ1Э) или дивинилстирольного термоэластоилаета с канифолыо (ДСТ) в керосине уменьшает относительные деформации при всестороннем увлажнении в два-три раза, что при одновременном увеличении толщины

оболочки до 27,5 мм, гарантирует трсщиностойкость ДСВКМ в течение б месяцев, т.е. в наиболее опасный осепис-зимие-вссеппий период, и далее.

Таблица 1

Теоретический расчет состава каркасного ДСВКМ на одну шпалу и м3

Компо- Состав Объем компонен- Объем в Масса Содер-

ненты (К) ДСВКМ кар- тов в 10000 Н, шпале компо- жание

ДСВКМ*5 касного ва- (К,%/100%)-10000 массой нентов в 1 р^3

рианта НЛГ;, Н/м3, 1000Н- в шпа- прй

V,, ле - объеме

шпалы

0.12 м3.

м.ч. % по м. м3 Н

ФАМ 6.5 15.0 1500/14000-0.1071 0.01070 150.0 1250.0

БСК 1.5 3.5 350/17000=0.0206 0.00206 35.0 291.7

ЗРК(ГЛ) 0.2 0.5 50/17000-0.0029 0.00029 5.0 41.7

ОПК 1.6 .5.7 370/14000-0.0264 0.00264 37.0 308.3

П: мк-1.5 10.0 23.3 233/25000-0.0932 0.00932 233.0 1911.7

ПО ] 1.2 26.0 2600/23000=0.1130 0.01130 266.0 2216.7 :

ГЭ 1.0 2.3 230/23000-0.0100 0.00100 23.0 191.7 ;

Д: = 10.6 24.7 2470/3500=0.7057 0.07057 247.0 2083.3 |

=8... 12% (0.6 м3) |

СС 0.5 1.0 100/27000-0.0037 0.00037 10.0 83.3 | 1

Итого 43 100 - У=ЮЛ1 Р=1006 8378.4 !

V. = 0.12м3" РгУгЧ\

"'ФАМ - фурфуролацетоновый олигомер, главным составляющим которого является фурфурол, полученный в результате переработки отходов лесопромышленного комплекса; БСК - бепзолсул1>фокисло1а - катализатор реакции полимеризации олигомера ФАМ; ЗРК - глицерин -■ замедлитель реакции кристаллизации (ингибитор) БСК и вещество, связывающее се; ОНК - отход производства каучука (стиролсодержащий сополимер на основе кубовых остатков ректификации возвратного растворителя (толуола) производства бутадиенового каучука); П - песок (заполнитель); ПО - мука из пиритовых о!арков (каталитически активный наполнитель, коюрый активизирует поли-меризационпый процесс); ГЭ - графитовая элск!родная мука (активный наполнитель, увеличивающий водостойкость СВКМ и уменьшающий внутренние температурные и усадочные напряжения); Д - доски деревянные необрезные и необработанные из тонкомера древесины различных пород; СС -сетка па основе стекла алюмобороенликатпого состава, которая служит для повышения прочности, трещипостойкости и растяжимости.

Таблица 2

Физико-механические характеристики каркасного варианта ДСВКМ _принятого состава___

Характеристика Значения характери-

стики

Предел прочности, МПа, при: 19.0

растяжении,

сжатии, 20.0

скалывании 8.5

Модули упругости, 10"4 МПа, при:

растяжении, 1.4

сжатии 1.3

Коэффициент стойкости в воде 0.76

Коэффициент длительности 0.41

Длительный деформационный коэффициент 0.37

Морозостойкость, цикл 425

Плотность. кН / м3 8.4 !

Предельная растяжимость. % 0.41 !

Поставлен эксперимент по выявлению стойкости образцов-балок нз ДСВКМ базового состава, погруженных в воду, которые затем испытывали 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. 0.47...0.48, а на260 сут. -0.50...0.51. Для ДСВКМ с армирующим каркасом, обработанный гидрофобизирующим составом, - 0.76 и 0.76, соотвс1ствсшю (табл. 2).

Впервые выполнены экспериментальные исследования процесса ползучести при чистом изгибе образцов-балок из ДСВКМ базового состава, погруженных в воду. По данным эксперимента с использованием значения полною упругою прогиба получены высокоточные аппроксимирующие функции, позволившие вычислить коэффициенты длительности, равные, на конец заданного срока эксплуатации 0.41 и иа 260 сут . - 0.45 и длительные деформационные коэффициенты, равные 0.37 и 0.46, соответс1всппо (рис. 2 и 3) среднее абсолютное значение предела длительного сопротивления может быть принято равным 9 МПа, а длительного секущего модуля деформаций -0.36-101 МПа и 0.45-Ю*1 МПа на выше названные сроки экспозиции в воде. Разница между К™" и К*"" иа 260 суток (0.50...0.51 против 0.4!) и пределами прочности па тот же момент времени (11 МПа против 9 МПа) может быть объяснена различными скоростями приложения нагрузки: при машинных испытаниях при определении коэффициента стойкости в воде - 10 мм/мин и при деформациях ползучести, развивающихся со скоростью примерно 0.5 мм/мин.

15

12

сГФ,мпа ■

Оо1=16МПа(Юсут)

О02 = 15МПа(15 сут) ,003=14МПа(20сут)

КЧИ.6 -ЧИ.6 /-чи.мпн. п/рр =л 41

^км.дл.мин~ипдс.ср/и пч 7сс 1

^км.ДА.СР = 260 СУТ) = 0,45

ой13«)

С04=12МГ1й(4Осут)

МПй.(бО сут)

Соб=10МПд.(90сут)

////////////// //// /// /////; у // //////777^т1т

'//// /// // /// / / / / / / V / // У/У/ /У///У У У ///////.

С07 = 9МПа(130сут)

О оИ1"6ТО(1)=р1+P2tdnh(Pз • I) = 17,16 -аоПйпЬ (0,1810 бЧИ.6^у2)=р4+ р5еХр(_р^) = 8,88+8,95(- 0,25 г)

20

40

60

80

100

120

140

0(пдС=9.15МПа

У/////////////

Опдс=6,58МПа С6ср=9МПа

■I

сут

160 180 10-ю3 15-ю3

Рис. 2.

График зависимости постоянно действующих напряжений при испытаниях образцов-балок из ДСВКМ, погруженных в воду, на ползучесть при чистом изгибе от времени появления на кривых точек перегиба (к методике определения предела длительного сопротивления)

10

0,8

0.6

0,4

0.2

ЕСЕК.чи.в^.10-4мпа При ^п=зл25-С^/емгн.чи = 0;0055см

Ео1=0,91(10 сут) Е02 = 0,85(15суТ)

Е03 = 0.80(20сут) . :

Ео4 = 0.68(40 сут)

05 = 0,63 (60 сут)

Е0е=0,57(9Осут;

Ео7=0.51 (150 сут) - Ео^д"'6^)0^^,^ ехр(-Р3-Т)]-Ю+=Г0,503+0^08 е хр(~0,025^)] - ю4^

• П мйлгр^=15-10сутУ^= Екм.ал.ср/Е км*™" 0.36- ю/0,98■ 104= 0,37Лт§л.ср^=260суг)= = Е км.эл.ср/ ЕЧкм гн = 0,45 •104/0.98-104=й46

рСЕК.ЧИ.Э^, С дл

ЕЙ=й50(260сут)

02-07

20

40

60

80

100

120

14 О

160

180

240 260

Рис. 3. График зависимости секущих модулей деформаций, соответствующих точек перегиба на кривых ползучести, от времени при испытаниях образцов-балок из ДСВКМ, погруженных в воду, на чистый изгиб

Необходимо учитывать также, что значения коэффициентов величины относительные, т.к. при их равенствах абсолютные значения пределов прочности и пределов длительного сопротивления могут быть и более высоким, например, при применении армирующего каркаса, использовании гидрофо-бизирующих растворов, восстановлении прочностных и упругих характеристик материала при высоких летних температурах и т.д. В этом смысле интересен следующий факт: образцу ДСВКМ, аналогичные тем, что испытыва-лись на определение абсолютных деформаций от давления набухания древесины, были помещены на осенне-зимнс-весенний период 1998 - 99 г.г. на крышу лаборатории. Хотя поверхность их не была обработ ана, ни трещин, ни существенного увеличения массы не было установлено (всего 1.0 ... 1.5 г.).

Общие выводы по результатам исследований

1. Сделан критический обзор научных публикаций, посвященных влиянию физических факторов - температуры, усадки и воды на прочностные и упругие характеристики главных компонентов ДСВКМ - полимерного раствора па олигомсрс ФАМ и древесины, что позволило установит!, наиболее важные результаты приведенных исследований и частично использовать их в представленной работе.

2. Получены статистически обоснованные значения модулей упругости и коэффициентов Пуассона древесины сосны вырубки Левобережного лесничества г. Воронежа, что дало возможность рассматривать се как ортот ройное тело и использовать характеристики в расчетах с применением обобщенною закона Р. Рука

3. Установлена линейная зависимость модулей упругости и пределов прочности главных компонентов ДСВКМ - CBICM и древесины от температуры в диапазоне 0°...100оС. Последняя температура является критической, т.к. при пси начинает происходит!, распад пептозапов в древесине, а в СВКМ - термическая деструкция полимера ФЛМ. Получены уравнения, представляющие эти зависимости, и значения температурных коэффициентов по прочной и и жест кости.

4. Для теоретического анализа и дальнейшей экспериментальной проверки влияния температуры, усадки и води на напряженное и деформированное состояние ДСВКМ за объект исследований принят куб, представляющий собой кубик из древесины сосны, заключенный в оболочку из CBICM па ФЛМ. Грани кубика совпадают с плоскостями упругой симметрии древесины, а отношения площадей поперечных сечений матрицы и древесного заполнителя в кубе из ДСВКМ и реальной шпале одинаковы.

5. В отличие от ранее выполненных исследований процессов усадки полимерного раствора ФЛМ, предложено учитывать не только рост сю предела прочност и и модуля упруг ости при охлаждении до T=20ÜC, но и понижение этих характеристик при саморазофсве в результате экзотермической реакции полимеризации и дополнительном технологическом прогреве.

6. Рассмотрены в упругой постановке две модели напряженного и деформированною состояний в кубе из ДСВКМ, учитывающие физический

смысл процессов, происходящих в нем с момента начала отверждения оли-гомера ФЛМ до возможного всестороннего увлажнения в условиях эксплуатации шпал.

Первая модель позволила вывести формулы усадочных деформаций и напряжений по направлению нормалей «а», «г», «t» при температурах 60° и 20°С и построить эпюры усадочных, суммарных с температурными, а затем и возникающих под действием воды напряжений, и вычислить относительные упругие деформации.

Вторая дополнительная модель позволила учесть реактивные усилия сдвига и определить значения касательных напряжений по граням деревянного кубика.

IIa основании эгихмоделей с использованием принципа независимости действия сил и ЭВМ сделан соответствующий анализ и определены величины главных напряжений, относительных деформаций и положения главных площадок.

7. Определена толщина нолимериой оболочки из СВКМ, изменяющаяся по периметру ссчспия шпалы (20...30 мм), защищающая древесный заполнитель от действия воды и удовлетворяющая требованиям расчета шпал по первому н второму предельным состояниям, i.e. па прочность, треншно-етойкость и деформативпос i ь.

8. 11а основе полученного патента РФ разработаны водо- и трешино-стойкий состав ДСВКМ, а также технолог ия и регламент отливки шпал, привязанные к существующим па шпалопильпых заводах.

9. Проведена экспериментальная проверка теоретических расчетов по определению деформаций в кубе из ДСВКМ при ею всестороннем увлажнении, в том числе при одновременном действии воды и постоянно действующей изгибающей нагрузки и, с использованием аппроксимирующих функций и ЭВМ. определены значения коэффициентов стойкости по прочности и жесткости. в том числе на заданный срок эксплуатации шпал - 40 лег, равные 0.41 и 0.37 соответственно.

10. Выданы рекомендации по дополнительной защите поверхности шкал гидродрофобизирующими растворами на основе пнзкомолскулярпого полиэтилена, дивипилстирольного тсрмоэластопласта и канифоли о керосине, что повышает трещиностойкость ДСВКМ в 2...3 раза за счет снижения давления набухания древесного армирующего заполни тел;] п пропорциональных ему относительных деформаций.

11. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, представленных в реферируемой диссертационной работе, вносят существенный вклад в решение проблемы замены на ДСВКМ традиционных материалов -древесины и железобетона в железнодорожных шпалах различного назначения. Его внедрение должно помочь сохранить лес, использовать огромное количество отходов лесною комплекса и деревообрабатывающих ироизводс1В, улучшнп. экологическую обстановку и создать новые рабочие места.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах :

1. Использование полинома третьей степени при проектировании оптимального состава нолимербстона ФАМ / Харчевников В.И., Назаров С.В.,^ Стородубцева Т.Н. и др.- М.: 1989,- 10 с. Дсп. во ВНИИС, вып. 4, № 9224.

2. Обоснование возможности использования полимербетона ФАМ на андезите с различными видами армирования в качестве конструкционного материала железнодорожных шпал. / Харчевников В.И., Плужпикова O.J1, Стородубцева Т.Н.- 1992,- 18 с. Дсп. во ВНИИНТПИ. вып. 1, № 11156. '

3. Стекловолокпистые нолимербетоны из древесных огходои / Харчевников В.И., Стадии к JI.II., Стородубцева Т.Н. и др. //Леси, нром-сть - 1993-вып. 3.-19 с.

4. Древесностекловолокнистый композиционный материал (ДСВКМ) для узкоколейных и общего назначения железных дорог / Харчевников В.И., Стородубцева Т.Н. и др.- Воронеж, 1995.-9 с. Дсп. в ВИНИТИ. 10.08.95, № 2424-В95.

5. Харчевников В.И., Плужпикова О.П., Стородубцева Т.Н., Бухопов К).И. и др. Комплексное использование отходов древесины - задача времени // Проблемы ресурсосберегающих и экол. чистых технологий па предприятиях лесн. комплекса и подготовка лссонпжспер. кадров : Материал. Вссрос. науч.-пракг. копф-Воронеж, 1995.-С.54-56.

6. 'Окснсримоптальпыс исследования длительной прочности дровесно-етскловолокпистого композиционного материала / Харчевников В.П., Бухопов IO.fi.. Стородубцева Т.Н. и др.- Воронеж, 1997,- 13 с. Дсп. в ВИНИТИ 17.02.97. № 515-В97.

7. Новый подход к расчету элементов конструкций нз композиционных материалов с использованием предела пропорциональности / Харчевников В.И., Зобов С.10., Стородубцева Т.П. и др.-Воронеж, 1997. - 54 с. Доп. в ВИНИТИ 16.04.97, №1284-В97.

8. Пат. №2098375 РФ, МКИ. Состав для композиционного материала / Харчевников В.И., Стородубцева Т.Н., Никулин С.С. и др. - № 95111662; Заявл. 06.07.95; Опубл. 10.12.97; 6 С 04 В 26/12//(С 04 В 26/12, 24:26, 24:20, 16:06, 24:02, 18:04, *14:04). - 10 с.

9. Стородубцева Т.Н. Определение толщины слоя полимерного раствора. защшцающс! о древесный армирующий заполнитель композиционного материала от воздействия воды // Сб. науч. тр./ ВГЛТА- Воронеж, 1998.- С. 222-225.

10. Прочностные свойства дрсвсспостекловолокпнстого композиционного материала в условиях сто взаимодействия с водой / Харчевников В.И., Дорпяк О.Р., Стородубцева Т.Н. и др. // Сб. научп. тр./ ВГЛТА ; Под общей редакцией B.C. Петровского. Воронеж, 1998-С. 146-149.

11. Стородубцева Т.П., Никулин С.С., Харчевников В.И. Влияние воды па прочностные характеристики на основе ФАМ // Рациональное иепользо-

вапие ресурс, потенциала в афолссн. комплексе : Тез. докл. Всерос. науч,-техн. конф. / ВГЛТА; Отв. ред. Ф.В.Пошарников- Воронеж, 1998. С.156.

12. Стородубцева Т.Н. Синтез и изучение свойств ацетонфурфуроло-вых мономеров,- Воронеж, 1998.- 8 с. Деп. ВИНИТИ 11.11.98, № 3260-В 98.

13. Харчевников В.И., Стородубцева Т.Н., Никулин С.С. Композиционный материал для шпал лесовозных железных дорог // Рацион, использование лссн. ресурсов : Материалы мевдунар. науч.-нрактич. копф. - Йошкар-Ола, МарГТУ, 1999,- С. 246-248.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 064.0601 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия, ученому секретарю.

Стородубцева Тамара Пикапоровна

Обеспечение трещиностойкости композиционного материала на основе древесины для железнодорожных шпал при отверждении и всестороннем увлажнении

Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических паук

Лицензия ЛР № 020450 от 04.03.97 г. ПЛД № 37-49 от 03.11.98 г.

Подписано в печать 02.07.99 г. Формат 60x84 1/16 Уч.-изд.л. 1,1. Бумага для множительных аппаратов Тираж 100 экз. Заказ № ¿4-3

Отпечатано на участке множительной техники Воронежской государственной архитектурно-строительной академии 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, ВГАСА

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОЧНОСТНЫЕ И УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВЕСИНЫ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЕЕ ОСНОВЕ.

1.1. Роль воды в изменении сопротивляемости и деформативности древесины.

1.1.1. Основные понятия, характеризующие влияние воды на древесину.

1.1.2. Явление разбухания древесины.

1.2. Упругие и прочностные характеристики древесины при разной влажности.

1.3. Влияние повышенных температур на механические свойства древесины сосны.

1.4. Водостойкость полимерных композиционных материалов на основе древесины сосны.

1.5. Процесс набухания отвержденных полимерных растворов на фурфуролацетоновом олигомере ФА.

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

1.7. Составы и механические характеристики древесностекловолокнистого композиционного материала.

1.8. Влияние длительного воздействия воды на прочностные свойства древесностекловолокнистого композиционного материала.

1.9. Выводы по первой главе, цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ДРЕВЕСИНЫ СОСНЫ.

2.1. Виды образцов и методики экспериментов.

2.1.1. Методики определения упругих характеристик древесины сосны.

2.1.2. Методики определения механических характеристик стекловолокнистого композиционного материала при кратковременных испытаниях на растяжение и сжатие

2.2. Определение постоянных упругости древесины сосны с влажностью 12±1 %.

2.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЦЕЛОСТНОСТЬ

СТРУКТУРЫ ДРЕВЕСНОСТЕКЛОВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА.

3.1. Постановка задачи исследований.

3.2. Влияние повышенных температур на механические характеристики древесины сосны и полимерной матрицы.

3.3. Анализ напряженного состояния, возникающего в кубе из древесностекловолокнистого композиционного материала в результате саморазогрева полимерного раствора ФАМ и усадки, возникающих при его отверждении.

3.4. Анализ напряженного состояния, возникающего в кубе из древесностекловолокнистого композиционного материала под действием усадочных напряжений, а также давления набухания полимерной оболочки и древесного заполнителя.

3.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ВОДОСТОЙКОГО СОСТАВА

МАТРИЦЫ ДРЕВЕСНОСТЕКЛОВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ОТЛИВКИ ИЗ НЕГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ШПАЛ В СУЩЕСТВУЮЩИХ ШПАЛОПИЛЬНЫХ ЦЕХАХ.

4.1. Анализ достоинств и недостатков компонентов древесностекловолокнистого композиционного материала.

4.2. Технология отливки образцов и шпал из древесностекловолокнистого композиционного материала с использованием оборудования и площадей шпалопильных цехов.

4.3. Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВОДЫ

НА ДРЕВЕСНОСТЕКЛОВОЛОКНИСТЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ БЕЗ И С УЧЕТОМ ОДНОВРЕМЕННОГО ДЕЙСТВИЯ ПОСТОЯННОЙ ИЗГИБАЮЩЕЙ НАГРУЗКИ.

5.1. Сравнение теоретических и экспериментальных деформаций, возникающих в кубе из древесностекловолокнистого композиционного материала, помещенного в воду.

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

5.3. Методика и результаты испытаний образцов-балок из древесностекловолокнистого композиционного материала, помещенных в воду, на длительную прочность (ползучесть) при чистом изгибе.

5.4. Выводы по главе.

Актуальность темы диссертации обосновывается следующим:

Железнодорожный транспорт, в том числе и лесовозный, при крайне медленном строительстве на территории России автомобильных дорог в ближайшие десятилетия останется основным средством грузоперевозок.

Одним из главных и, в тоже время, наиболее уязвимым, с позиций эксплуатационных факторов, элементом верхнего строения является железнодорожная шпала.

Как показывает статистика, в мировой практике строительства железных дорог наиболее распространенным материалом для шпал является древесина. Шпалы на ее основе составляют до 80 % от их общего числа, являясь, в то же время, наименее долговечными. Нормативные сроки службы деревянных шпал пропитанных антисептиками, составляют 14.25 лет, но, в связи с интенсификацией грузопотоков и увеличением нагрузок и скоростей, он снижается до 8. 10 лет.

Для замены шпал и на развитие сети железных дорог необходимо вырубать ежегодно до 12 млн. м3 лесов, являющихся легкими планеты, причем ей подлежат деревья в возрасте 80. 100 лет.

Интенсивная замена деревянных шпал на железобетонные ведет к большим, но, как правило, не учитываемым в условиях так называемых «рыночных отношений» экономическим потерям, которые складываются из физико-технических и механических недостатков железобетона - большой массы, электропроводности, хрупкости, ограниченной коррозионной стойкости и, главное, жесткости, приводящей к износу рельсов и бандажей колесных пар подвижного состава.

Поэтому, при отсутствии учета этих потерь службами пути железных дорог складывается ситуация, когда начальная стоимость железобетонной шпалы оказывается ниже, чем стоимость шпалы из новых композиционных 6 материалов, например, древесностекловолокнистого композиционного материала (ДСВКМ), созданного в Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА), и лишенного выше названных недостатков.

ДСВКМ более чем на 70 % состоит из компонентов, которые могут быть получены на основе отходов лесного комплекса или являются таковыми— это фурфуролацетоновый олигомер (смола) ФАМ (связующее полимерной матрицы), а также древесная щепа, вершинные срезы хлыстов и т.п. (армирующие заполнители).

К настоящему времени в ВГЛТА получены составы и механические характеристики ДСВКМ, с арматурой в виде щепы с длиной элементов 150.200 мм и (или) снабженным армирующим каркасом из необработанных досок, получаемых из отходов шпалопиления. Изучены процессы совместимости полимерной мастики на смоле ФАМ и древесного заполнителя, длительная прочность и выносливость этого материала. Однако длительные эксплуатационные испытания шпал показали, что одной из возможных причин появления трещин на их поверхностях может являться влага, диффузионно проникающая через слой полимерной матрицы к предварительно высушенному древесному армирующему заполнителю, склонному к разбуханию, а также температура, усадочные процессы и их сочетания.

Поэтому представлялось важным изучить влияние различных физических факторов на полимерную матрицу, древесный заполнитель и, в целом, на ДСВКМ с учетом анизотропии их свойств. При положительном решении данной проблемы снимутся последние сомнения о возможности использования ДСВКМ для изготовления шпал различного назначения взамен древесины, т.к. по прогнозам полное исчезновение ее из верхнего строения железных дорог произойдет к 2050 г.

В связи с изложенным, целью исследований является выработка на их основе материаловедческих, технологических и иных приемов, гарантирую7 щих трещиностойкость ДСВКМ в течение заданного срока эксплуатации шпал, в том числе лесовозных железных дорог.

Объект исследований - древесностекловолокнистый композиционный материал, получаемый на основе отходов лесного комплекса.

Наиболее существенные новые научные результаты представленной работы:

- получены значения модулей упругости и коэффициентов Пуассона древесины сосны вырубки Левобережного лесничества г. Воронежа, что дало возможность использовать их в уравнениях обобщенного закона Р. Гука для ортотропного тела;

- проведены экспериментальные исследования по выявлению зависимостей пределов прочности и модулей упругости древесины и СВКМ (стеклово-локнистого композиционного материала) на ФАМ от температуры в диапазоне от 0° до 100° С. Их результаты затем аппроксимированы линейными функциями и получены значения температурных коэффициентов по прочности и жесткости;

- разработаны две взаимодополняющих модели напряженного и деформированного состояния в кубе из ДСВКМ, учитывающие физический смысл процессов, происходящих в нем с момента начала отверждения олигомера ФАМ до возможного всестороннего увлажнения, что позволило вывести формулы для подсчета усадочных деформаций и напряжений;

- получены значения главных напряжений и упругих относительных деформаций в кубике из древесины, которые могут быть использованы при расчете шпал по первому и второму предельным состояниям, в том числе при определении толщины полимерной оболочки из СВКМ, защищающей ее от действия воды;

- разработаны на основе патента РФ водо- и трещиностойкий состав ДСВКМ, технология и регламент отливки шпал; 8 доказана правильность теоретических расчетов по определению деформаций в кубе из ДСВКМ путем их экспериментальной проверки на образцах, погруженных в воду; получены коэффициенты стойкости, длительного сопротивления и длительный деформационный, учитывающие действие на ДСВКМ воды и одновременно приложенной постоянной изгибающей нагрузки, значения которых уточнены с помощью аппроксимирующих функций.

Достоверность результатов и выводов работы определяют: обеспечение соответствия граней кубиков, выпиленных из ствола сосны, плоскостям упругой симметрии древесины; применение при обработке данных эксперимента методов математической статистики; проверка правильности теоретических расчетов экспериментальными исследованиями; использование при выборе аппроксимирующих функций современной ЭВМ, причем выбирались те функции, в результате применения которых сумма квадратов отклонений между теоретическими и экспериментальными значениями характеристик была минимальной.

Значимость полученных результатов для теории: в упругой постановке рассмотрено напряженное и деформированное состояния кубика из древесины с гранями, совпадающими с плоскостями симметрии, заключенного в условно изотропную оболочку из отвержден-ного раствора ФАМ, армированного стеклосеткой (СВКМ); в отличие от ранее выполненных исследований процесса усадки СВКМ, предложено учитывать не только рост его предела прочности и модуля упругости при отверждении, но и понижение значений этих характеристик при саморазогреве в результате экзотермической реакции полимеризации и дальнейшем прогреве при температуре 60°С. Учтены также возможность смены знаков нормальных напряжений по граням деревянного кубика при постепенном охлаждении, появление на них реактивных усилий сдвига за счет возникновения на гранях раздела полимер-древесина адгезионных связей различной природы, анизотропия свойств последней и влияние давления набухания при всестороннем увлажнении; в связи со сложностью перечисленных физических процессов и изменчивостью свойств главных компонентов ДСВКМ-древесины и СВКМ предложено применить при построении суммарных эпюр напряжений, возникающих по граням деревянного кубика под действием всех физических факторов, принцип независимости действия сил и рассмотреть две взаимно дополняющих модели напряженного и деформированного состояния в нем. Применимость предложенного подхода доказана оригинальными экспериментальными исследованиями, позволившими установить совпадение положения главной площадки с наибольшим растягивающим напряжением с направлением трещины в кубике из ДСВКМ, погруженного в воду, при толщине оболочки меньшей, чем расчетная.

Значимость полученных результатов для практики состоит в : получении формулы для подсчета толщины полимерной оболочки, призванной защищать древесный армирующий заполнитель ДСВКМ от проникновения к нему воды; разработке на основе патента РФ водо- и трещиностойкого состава матрицы каркасного варианта ДСВКМ, технологии и регламента отливки шпал, привязанных к существующим на шпалопильных заводах; предложении ориентировать прокладки каркаса ДСВКМ перпендикулярно главным растягивающим напряжениям, т.е. под углом 60°; получении численных значений коэффициентов стойкости по прочности и жесткости ДСВКМ в воде и при одновременном действии ее и длительных постоянных изгибающих нагрузок, что позволяет производить расчет шпал различного назначения, в том числе для лесовозных железных дорог, по первому и второму предельным состояниям;

10

- рекомендациях по защите поверхности шпал гидрофобизирующими составами;

- использовании предложенных методик для определения упругих характеристик древесины с учетом анизотропии ее свойств и температуры в учебном процессе ВГЛТА на кафедрах сопротивления материалов и древесиноведения.

На защиту выносятся:

- результаты определения упругих характеристик древесины сосны, позволяющие считать ее ортогональным телом;

- результаты выявления зависимостей механических характеристик древесины и СВКМ от температуры;

- анализ напряженного и деформированного состояния, возникающего в кубике из древесины под действием различных физических факторов;

- состав ДСВКМ, полученный на основе патента РФ;

- методики и результаты определения коэффициента стойкости ДСВКМ в воде, коэффициента длительности и длительного деформационного коэффициента;

- технология отливки шпал из каркасного варианта ДСВКМ и привязка ее к производственному процессу шпалопиления;

- комплекс материаловедческих и технологических мероприятий по защите шпал от отрицательного действия на нее воды.

Апробация работы.

Научные положения и результаты работы докладывались на научно-технических конференциях по итогам НИР в Воронежской государственной лесотехнической академии (1995. 1999 гг.), на всероссийских научно-практических конференциях : «Проблемы ресурсосберегающих и экологически чистых технологий на предприятиях лесного комплекса и подготовка ле-соинженерных кадров» и «Рациональное использование ресурсного потенциала в агролесном комплексе» - Воронеж (1995, 1998 гг.); на научной кон

11 ференции профессорско-преподавательского состава, инженерно-технических работников и аспирантов по итогам научно-исследовательской работы за 1997 год, посвященной 200-летию Лесного департамента России - Воронеж (1998). Конференция молодых ученых 1999 г.; на международной научно-практической конференции : «Рациональное использование лесных ресурсов» - Йошкар-Ола (1999 г.).

12

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Сделан обзор научных публикаций, посвященных влиянию физических факторов - температуры, усадки и воды на прочностные и упругие характеристики главных компонентов ДСВКМ - полимерного раствора на оли-гомере ФАМ и древесины, что позволило установить наиболее важные результаты приведенных исследований и частично использовать их в представленной работе.

2. Получены статистически обоснованные значения модулей упругости и коэффициентов Пуассона древесины сосны вырубки Левобережного лесничества г. Воронежа, что дало возможность рассматривать ее как ортотроп-ное тело.

3. Установлена линейная зависимость модулей упругости и пределов прочности главных компонентов ДСВКМ - СВКМ и древесины от температуры в диапазоне 0°.100°С. Последняя температура является критической, т.к. при ней начинает происходить распад пентозанов в древесине, а в СВКМ - термическая деструкция полимера ФАМ. Получены уравнения, представляющие эти зависимости, и значения температурных коэффициентов по прочности и жесткости.

4. Для теоретического анализа и дальнейшей экспериментальной проверки влияния температуры, усадки и воды на напряженное и деформированное состояние ДСВКМ за объект исследований принят куб, представляющий собой кубик из древесины сосны, заключенный в оболочку из СВКМ на ФАМ. Грани кубика совпадают с плоскостями упругой симметрии древесины, а отношения площадей поперечных сечений матрицы и древесного заполнителя в кубе из ДСВКМ и реальной шпале одинаковы.

5. В отличие от ранее выполненных исследований процессов усадки полимерного раствора ФАМ, предложено учитывать не только рост его предела прочности и модуля упругости при отверждении, но и понижение этих

194 характеристик при саморазогреве в результате экзотермической реакции полимеризации и дополнительном технологическом прогреве.

6. Рассмотрены в упругой постановке две модели напряженного и деформированного состояний в кубе из ДСВКМ, учитывающие физический смысл процессов, происходящих в нем с момента начала отверждения оли-гомера ФАМ до возможного всестороннего увлажнения в условиях эксплуатации шпал.

Первая модель позволила вывести формулы усадочных деформаций и напряжений по направлению нормалей «а», «г» и «Ь>, при температурах 60° С и 20° С и построить эпюры усадочных, суммарных с температурными, а затем и возникающих под действием воды напряжений, и вычислить относительные упругие деформации.

Вторая дополнительная модель позволила учесть реактивные усилия сдвига и определить значения касательных напряжений по граням деревянного кубика.

На основании этих моделей с использованием принципа независимости действия сил и ЭВМ сделан соответствующий анализ и определены величины главных напряжений, относительных деформаций и положения главных площадок.

7. Определена толщина полимерной оболочки из СВКМ, защищающая древесный заполнитель от действия воды и удовлетворяющая требованиям расчета шпал по первому и второму предельным состояниям.

8. На основе полученного патента РФ разработаны водо- и трещино-стойкий состав ДСВКМ, а также технология и регламент отливки шпал, привязанные к существующим на шпалопильных заводах.

9. Проведена экспериментальная проверка теоретических расчетов по определению деформаций в кубе из ДСВКМ при его всестороннем увлажнении, в том числе при одновременном действии воды и постоянно действующей изгибающей нагрузки и, с использованием аппроксимирующих функций

195 и ЭВМ, определены значения коэффициентов стойкости по прочности и жесткости, в том числе на заданный срок эксплуатации шпал - 40 лет.

10. Выданы рекомендации по дополнительной защите поверхности шпал гидродрофобизирующими растворами на основе низкомолекулярного полиэтилена, дивинилстирольного термоэластопласта и канифоли в керосине.

196

1. Перелыгин Л.М. Древесиноведение. М. : Лесн. пром-сть, 1969316 с.

2. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. -М.: Лесн. пром-сть, 1986. 368 с.

3. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1975. - 400 с.

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

5. Общий курс строительных материалов: Учеб. пособие / Под ред. И.А. Рыбьева- М.: Высш. шк., 1987.- С. 91-123.

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

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

8. ГОСТ 16483.14-72. Древесина. Методы определения разбуханияМ.: Изд-во стандартов, 1973.-40 с.

9. ГОСТ 16483.20-72. Древесина. Метод определения водопоглоще-ния.-М.: 1973.-40 с.

10. Леонтьев Н.Л. Упругие деформации древесины Л.: Гослесбумиз-дат, 1952.- 120 с.

11. Древесина, показатели физико-механических свойств.: Рук. техн. материалы / Ком. стандартов, мер и измерит, приборов М.: Стандартгиз, 1962.-74 с.

12. Боровиков A.M., Уголев Б.Н. Справочник по древесине / Под ред. Б.Н. Уголева.-М.: Лесн. пром-сть, 1989.-236 с.197

13. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов-М.: Лесн. пром-сть, 1978 224 с.

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

15. Справочник конструктора строителя. Киев: ГСИ УССР, 1965816 с.

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

17. Харчевников В.И. Зависимость прочностных и упругих характеристик стекловолокнистого полимербетона от времени пребывания в воде.// Исслед. строит, конструкций с применением полимер. Материалов : Тр./ ВИСИ.- Воронеж : Изд-во ВГУ, 1973.- Вып. 1.- С.37-42.

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

19. Ивкин М.А., Селяев В.П. Трещиностойкость полимербетонов и защита конструкций от коррозии и применение полимерных материалов в строительстве Саратов, 1983- С.14-18.

20. Харчевников В.И. Стекловолокнистые полимербетоны коррози-онностойкие материалы для конструкций химических производств : Дис. д-ра техн. наук.- Воронеж, 1982 - 424 с.

21. Остер-Волков H.H., Итинский В.И. Новые синтетические материалы.- Киев: Госиздат УССР, 1961.- С.6-8.

22. Мощанский H.A. Фаизол изоляционный и антикоррозионный материал : Науч. сообщ.-М.: Госстройиздат, 1961- С.28.198

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

24. Соломатов В.И. Полимерцементные бетоны и пластбетоны- М.: Стройиздат, 1967- 184 с.

25. Минкевич Б.И. Вопросы гидротехники Ташкент, 1961-Вып. 3-С.118-123.

26. Патуроев В.В. Технология полимербетонов. Физико-химические основы —М.: Стройиздат, 1977.-236 с.

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

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

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

30. Елшин И.М. Полимербетоны в гидротехническом строительстве — М.: Стройиздат, 1980.- 192 с.

31. Эффективные композиционные строительные материалы и конструкции / Соломатов В.И., Потапов Ю.Б., Чощиев К.Ч., Бабаев М.Г. ; Под ред. И.Е. Путляева. Ашхабад: ЫЛЫМ, 1991.- 266 с.

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

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

34. Плужникова О.П. Составы и технология древесностекловолокни-стого полимербетона на фурфуролацетоновой смоле ФАМ для железнодорожных шпал: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 1994. - 22 с.199

35. Бондарев Б.А. Шпалы из древесностекловолокнистых композиционных материалов для лесовозных железных дорог широкой и узкой колеи: Автореф. дис. д-ра техн. наук.- Воронеж, 1996 50 с.

36. Зобов С.Ю. Древесностекловолокнистый композиционный материал с заданными свойствами для шпал различного назначения: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 1997 - 24 с.

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

38. Стекловолокнистые полимербетоны из древесных отходов / Харчевников В.И., Стадник JI.H., Стародубцева Т.Н. и др. // Лесн. пром-сть. 1993.-19 с.

39. Новый подход к расчету элементов конструкций из композиционных материалов с использованием предела пропорциональности /Харчевников В.И. Зобов С.Ю., Стародубцева Т.Н. и др. Воронеж, 1997-Деп. в ВИНИТИ, № 1284-В97. Вып. 1.- 54 с.

40. Харчевников В.И., Бондарев Б.А. Шпалы из композиционных материалов для лесовозных железных дорог Липецк: - Изд-во ЛГТУ, 1996. 256 с.200

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

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

43. Пат. № 2117119 РФ, МКИ. Строительный элемент / Харчевников В.И., Бондарев Б.А. и др. № 97103802; заявл. 12.03.97.- Опубл. 10.08.98; Е 04 С 2/06, 3/20 Е 01 В 3/32, Е 01 С 5/08.- 10 с.

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

45. Беляев В.Е., Яковлев В.М. Влияние повышенной температуры на прочность и деформативность полимербетонов при сжатии // Исслед. строит, конструкций с применением полимер, материалов Воронеж.: Изд-во ВГУ, 1976.- С.28-36.

46. Берфин П.Г. Составление эмпирических формул зависимости по экспериментальным данным Брянск.: Изд-во БЛГИ, 1957 - 32 с.

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

48. Скупин Л. Полимерные растворы и пластбетоны / Пер. с чеш.- М.: ГСИ, 1968.- 176 с.

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

50. Горбаткина Ю.А. Адгезионная прочность в системах полимер-волокно-М.: Химия, 1987 192 с.201

51. Келли А. Высокопрочные материалы М.: Мир, 1976 - 261 с.

52. Пластики конструкционного назначения / Под ред. Е.Б. Тростян-ской .- М.: Химия, 1974- 304 с.

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

54. Использование полинома третьей степени при проектировании оптимального состава полимербетона ФАМ / Харчевников В.И., Назаров C.B., Стородубцева Т.Н. и др. Воронеж, 1989.- Деп. во ВНИИС, № 922Ф-В89. -вып. 4 - 10 с.

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

56. Стородубцева Т.Н. Синтез и изучение свойств ацетонфурфуроло-вых мономеров.- Воронеж, 1998. Деп. в ВИНИТИ, 11.11.98, № 3260-В98.-8 с.

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

58. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов М.: Высш. шк., 1955 - 560 с.

59. Стородубцева Т.Н. Определение толщины слоя полимерного раствора, защищающего древесный армирующий заполнитель композиционного материала от воздействия воды. // Сб. науч. тр. / ВГЛТА Воронеж, 1998 - С. 222-225.

60. Рохлин И.А., Лукашенко И.А., Айзе A.M. Справочник конструктора-строителя- Киев.: Гос. изд-во лит. по стр-ву и архитектуре, 1963 814 с.

61. Стородубцева Т.Н., Никулин С.С., Харчевников В.И. Влияние воды на прочностные характеристики на основе ФАМ // Рацион, использование202ресурс, потенциала в агролесн. комплексе: Тез. докл. Всерос. науч.- техн. конф. Воронеж, 1998-С. 156.

62. Инструкция по проектированию и изготовлению баковой аппаратуры из армополимербетона / ВСН 01-78: Утв.27.12.78.- № 240.- М.: МЦМ СССР.-94 с.

63. Мастики, полимербетоны и полимерсиликаты / Под ред. В.В. Пату-роева и И.Е. Путляева М.: Стройиздат, 1975 - 220 с.

64. Пат. № 2098375 РФ, МКИ. Состав для композиционного материала / Харчевников В.И., Стародубцева Т.Н., Никулин С.С. и др. № 95111662; заявл. 06.07.95; Опубл. 10.12.97; 6 С 04 В 26/12//(С 04 В 26/12, 24:26, 24:20, 16:06, 24:02, 18:04, 14:04).- 10 с.

65. Селяев В.П., Соломатов В.И., Вейсс В., Ерофеев В.Т. Трещиностой-кость комбинированных слоистых конструкций // Строит, журн Братислава, 1980.-С. 501-518.

66. Селяев В.П., Соломатов В.И. Расчет композиционных слоистых конструкций по предельным состояниям второй группы // Изв. вузов. Стр-во и архитектура 1981-№ 8 - С. 16-20.

67. Соломатов В.И. Технология полимербетонов и армополимербетон-ных изделий М.: Стройиздат, 1984 - 142 с.

68. Гринберг С.М., Калько Д.С., Соломатов В.И. и др. Повышение водостойкости фурановых полимербетонов и мастик // Строит, материалы-1971-№4.-С. 35.

69. Потапов Ю.Б., Соломатов В.И., Селяев В.П. Полимерные покрытия для железобетонных конструкций М.: Стройиздат, 1973- 129 с.

70. Потапов Ю.Б., Черкасов М.Д. Исследование выносливости слоистых конструкционных покрытий при изгибе // Энергет. стр-во 1993- № 4.-С. 70-72.

71. Потапов Ю.Б., Черкасов В.Д. Влияние полимерного покрытия на усталостную прочность бетона//Изв. вузов. Стр-во 1978 - № 12 - С.74-77.203

72. Kharchevnikov V.l., Bondarev W.A., Pluznikova O.P. Wood glassfi-brous polymer concrete composite material for sleeps // Применение полимеров в бетоне: Сб. тр. V111 контр, по применению полимеров в бетоне. - Антверпен, 1995.-2 с.

73. Харчевников В.И., Зобов С.Ю., Бондарев Б.А. Новый композиционный материал для железнодорожных шпал // Науч.-практ. достижения в обл. дорож. строит, материалов, стр-ве, реконструкции искусств, сооружений: Тез. докл.- Липецк, 1995 С. 25-26.

74. Харчевников В.И., Бондарев Б.А., Бухонов Ю.Н., Зобов С.Ю., Плужникова О.П. Древесностекловолокнистый полимербетон // Соврем, проблемы строит, материала : Материалы. Междунар. научн.-техн. конф-Самара, 1995.- С.24-27.

75. Инструкция по технологии изготовления полимербетонов и изделий из них. СН-525-80.-М.: Утв. 1980. Стройиздат.1981.- 24 с.

76. ТУ 5340-001-02068-97-96. Шпалы для железнодорожных, трамвайных и лесовозных путей на полимерной основе Воронеж : ЦСМ, 1997- № 040/001787.- 13 с.

77. Добрачев A.A., Киреев Н.Д., Овсянников М.П. Производство шпал и сопутствующей продукции.- Екатеринбург: СВ-96,1997 78 с.

78. Соломатов В.И., Масеев Л.М., Соломатова Т.В. Ускоренный метод определения коэффициента диффузии жидкости в полимерные материалы // Изв. вузов. Стр-во и архитектура 1977 - № 3. - С. 147-149.

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

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

81. Стадник Л.Н. Конструкционный бибетон на основе ФАМ, цементного вяжущего и стекловолокнистой арматуры для корпусов емкостей204хранилищ агрессивных жидкостей: Автореф. дис. . канд. техн. наук Воронеж, 1990.-22 с.

82. Хрулев В.М., Рыков Р.И. Обработка древесины полимерами Улан-Уде: Бурятское кн. изд-во, 1984 - 144 с.

83. Гуменюк B.C., Лущик В.В. Влияние агрессивных сред на прочностные характеристики стеклопластиков // Механика полимеров Рига: Лат. АН.-1967 - № 4 — С.757-760.

84. Андреевская Г.Д. Высокопрочные ориентированные стеклопластики.- М.: Наука, 1966.- 369 с.

85. Харчевников В.И., Елисеева Т.И. Длительная прочность стеклово-локнистого полимербетона на смоле ФАМ при изгибе и одновременном действии воды // Изв. вузов. Стр-во и архитектура 1977- № 6- С. 73-75.

86. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф. Прочность и деформативность деревянных стержней при центральном, внецентренном сжатии и чистом изгибе-Киев: Изд-во АН УССР, i960.- 184 с.

87. Алимов С.А. Исследования длительной прочности и деформативно-сти цельной и клееной древесины лиственных пород: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М.; 1966 - 20 с.

88. Залан Л.М. Исследования конструкционных свойств мелкозернистого фурфурол-ацетонового полимербетона с учетом ползучести : Автореф. дис. канд. техн. наук 1969 - 24 с.

89. Беляев В.Е. Иследование кратковременного и длительного воздействия изгибающего момента на сталепластбетонные балки : Автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 1968 - 22 с.

90. V.I. Kharchevnikov, В.А. Bondarev (Russia). Application of polimer concrete in transport construction // Tenth international conférence on mechanics of composite materials Riga, Latvia, 1999- C. 52.207