Разработка материала и структуры двутавра из армированного древесного пластика

УДК

DOI:

Аннотация

Рассматривается эффективность использования древесно-полимерной пресс-композиции, комбинированно армированной рубленым стекловолокном и углеродным графитизированным волокном для изготовления композиционного двутавра новым способом плунжерной экструзии, позволяющим непосредственно в процессе формирования изделия армировать его вдоль по контуру средней линии сечения непрерывными струнами в виде шпагата из высокопрочных материалов с натяжением до 60...90 % их прочности на разрыв. Исследована эффективность модификации фенолформальдегидной смолы кремнийорганическим полимером для повышения смачивающей способности составного связующего по отношению к армирующим волокнам и ударной вязкости композита, а также его экологичности при переработке. Разработан состав термореактивной древесно-полимерной пресс-композиции, отличающейся повышенной ударной вязкостью, водо- и химстойкостью, сопротивлением усталости. Исследованы физико-механические свойства двутавров, изготовленных из нового композита оригинальным методом плунжерной экструзии. Учитывая, что жесткость нового композиционного материала превышает аналогичный показатель для прямослойной цельной древесины сосны 1-го сорта, а также то, что композиционный двутавр из него имеет существенно меньшую себестоимость и более высокую атмосферостойкость по сравнению с брусьями или клееными двутавровыми балками из прямослойной древесины, представляется перспективным использовать его для широкого применения в фермных конструкциях с повышенными требованиями к прочности и долговечности. Существенное снижение стоимости композиционных балок может быть достигнуто за счет применения доступного и дешевого сырья: измельченных отходов древесины, отходов стеклянных и углеродных волокон химических производств в виде путанки, которые в настоящее время практически не вовлекаются повторно в производство и не утилизируются, являясь источником экологического загрязнения.

Сведения об авторах

© А.Н. Екименко¹, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.

А.С. Неверов², д-р техн. наук, проф.

¹Институт инновационных исследований, ул. Карповича, 5/18, г. Гомель, Республика Беларусь, 246017; е-mail: a.ekimenko@beloil.by

²Белорусский государтсвенный университет транспорта, ул. Кирова, 34, г. Гомель, Республика Беларусь, 246653; тел.: (0232) 95–39–32

Ключевые слова

Литература

1. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высш. шк., 2009. 560 с.

2. Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 367 с.

3. Arkles B. Silane Coupling Agents: Connecting Across Boundaries. Gelest Inc., 2006, 60 p.

4. Engineering Components for Efficient Framing. Wood Truss Council of America (WTCA), Madison. WI, 1998.

5. I-Joist. The Green Building Solution. Available at: http://www.internationalbeams.
com/i-joists/.

6. Spaun F.D. Reinforcement of wood with fiberglass // Forest Products Journal. 1981. N. 31(4). P. 26–33.

Ссылка на английскую версию:

Material and Structure of the I-Girder From the Reinforced Wood Plastic

Development

A.N. Ekimenko¹, Candidate of Engineering, Senior Researcher

A.S. Neverov², Doctor of Engineering, Professor

¹Institute of Innovative Researches, Karpovicha str. 5/18, Gomel, 246017, Belarus;

е-mail: a.ekimenko@beloil.by

²Belorussian State University of Transport, Kirov str., 34, Gomel, 246653, Belarus;

ph: (0232) 95-39-32

In article the wood-plastic moulding composition structure with a combained reinforcing by glass fibers and carbon graphitized fibres is described. Efficiency of the given material for composite I-joist manufacturing new ram extrusion method, allowing directly in the time of product formation to carry out its reinforcing lengthways on an average line of section contour by strings in the form of a twine fromhigh-strength materials, with a tension to level of 60-90 % of their breaking strength, is considered. Efficiency of phenol-formaldehyde pitches modification by poly-ograno-siloxanes regarding to increasing of moistening ability compound binding in relation to reinforcing fibres, increases of impact strength of a composite and its ecological compatibility at processing is investigated. The structure of the thermosetting wood-plastic moulding composition, with the raised impact strength, water-, chemical and fatigue resistance, is developed. Physico-mechanical properties of the I-joists, made by an original ram extrusion method from a new composite, are investigated. Considering, that rigidity of a new composite material exceeds a similar indicator for straight-grained whole section timber of a first-claas pine, and also essentially smaller cost price of composite I-joist from it in comparison with bars or glued I-joists from straight-grained wood; their higher weather resistance - such products are represented perspective for wide application in truss constructions with increased requirements to strength and durability. The essential composite I-joist depreciation is provided with use of accessible and cheap raw materials: the crushed waste of wood, a waste of glass and carbon fibres from chemical manufactures in a kind of waste matches which practically are not involved in repeated manufacture and, now are not utilised, being a source of ecological pollution.

Keywords: reinforced wood composite, I-joist, ram extrusion, combined reinforcing.

REFERENCES

1. Aleksandrov A.V., Potapov V.D., Derzhavin B.P. Soprotivlenie materialov [Resistance of Materials]. Moscow, 2009. 560 p.

2. Nikitin V.M., Obolenskaya A.V., Shchegolev V.P. Himija drevesiny i celljulozy [Wood and Cellulose Chemistry]. Moscow, 1978. 367 p.

3. Arkles B. Silane Coupling Agents: Connecting Across Boundaries. Gelest Inc., 2006, 60 p.

4. Engineering Components for Efficient Framing, Wood Truss Council of America (WTCA), Madison, WI, 1998.

5.I-Joist, The Green Building Solution. Available at: http://www.internationalbeams.
com/i-joists.

6. Spaun F.D. Reinforcement of Wood with Fiberglass. Forest Products Journal, 1981, no. 31(4), pp.26-33.