Метод прогнозирования долговечности клеевых соединений древесины

Наиболее резкие колебания температуры и влажности испытывают конструкции в открытых сооружениях, поэтому данные о сроках их службы и результаты обследований представляют значительный интерес для разработки и обоснования методов прогнозирования долговечности клеевых соединений древесины. Применение клееных деревянных конструкций в открытых сооружениях и начало систематических наблюдений за ними относится к 1993-1994 гг. В отчете за 20 лет наблюдений указывается, что пролетные строения автомобильных и железнодорожных мостов, склеенные феноло- или резорциноформальдегидными клеями холодного и теплого отверждения, пропитанные после склейки маслянистыми антисептиками, не имели сколько-нибудь существенных признаков ослабления клеевых соединений. Это заключение относится также и к конструкциям, склеенным из древесины, пропитанной маслянистыми или водонерастворимыми антисептиками.

Среди обследованных конструкций были также пролетные строения автодорожных мостов из досок, пропитанных водорастворимым антисептиком. Для склеивания использовали резорцино- и фенолрезорциноформальдегидные клеи. Обследование не выявило существенных дефектов в конструкциях, однако пролетные строения из досок, пропитанных водорастворимыми антисептиками, после 16-19 лет эксплуатации имели больше трещин, чем обработанные креозотом. В связи с этим в настоящее время при строительстве автодорожных мостов из клееной древесины применяют пролетные строения, обработанные маслянистыми антисептиками. Срок службы таких мостов по зарубежным данным, не менее 30 лет.

В России с 1999 г. велись наблюдения за антисептированными шпалами и переводными брусьями, склеенными клеем КБ-3. После 11 лет эксплуатации клееные шпалы, пропитанные маслянистым антисептиком, имели значительно меньший износ, чем цельнодеревянные, а переводные брусья почти не растрескались, в то время как контрольные требовали ремонта и замены через 5-6 лет. В 2008 г. обследуемые шпалы и брусья находились в удовлетворительном состоянии.

Проверены после 17 лет эксплуатации клееные сваи в конструкциях причала Мурманского порта. Сваи сечением 28x29 см длиной 16,5 м были склеены клеем КБ-3 из сосновых досок. При обследовании свай из участков, находившихся в наиболее неблагоприятной зоне переменного уровня морской воды, вырезали образцы и испытывали на прочность клеевого шва во влажном состоянии. Прочность составила 3-4 МПа, что соответствует норме влажных образцов.

В ФРГ (г. Штутгарт) обследованы пролетные строения моста из сосновых досок, склеенных на зубчатый шип карбамидным клеем каурит. Балки моста длиной 27 м, антисептированные маслянистым антисептиком, эксплуатировались 12 лет. Вырезанные из балок и испытанные на растяжение образцы зубчатых клеевых соединений разрывались только по древесине при среднем напряжении разрыва 25 МПа, что почти в три раза превышает расчетное. Возможность длительной эксплуатации в открытых сооружениях защищенных конструкций, склеенных карбамидными клеями горячего и холодного отверждения, показана также в исследовании.

Следует учитывать, что клеевые соединения досок в некоторых открытых сооружениях (мостах, эстакадах, шпунтовых стенках, свайных ростверках) оказываются защищенными от прямого солнечного облучения и атмосферных осадков. Этим, в частности, можно объяснить длительную работоспособность соединений на карбамидных клеях в антисептированных конструкциях из досок.

Заглубление в грунт или погружение в воду также создает более или менее стабильные условия для клеевых соединений, исключает во многих случаях влияние резких переменных напряжений, свойственных конструкциям, находящимся на открытом воздухе, и способствует сохранению прочности клеевых соединений. Если же конструкции подвержены прямому солнечному облучению и действию атмосферных осадков, то, как показывает практика, соединения на карбамидных клеях не выдерживают и разрушаются до полной потери прочности в течение года - трех лет в зависимости от конкретных климатических условий. Эксплуатация на открытом воздухе при солнечном облучении, действии атмосферных осадков и т.п. допустима лишь для изделий, склеенных резорцино- или фенолрезорниноформальдегидными клеями и надежно защищенных нокрытиями или пропитками. Это подтверждают результаты специальных исследований 20-летней продолжительности. Наблюдавшиеся в отечественной практике мостостроения случаи расклеивания антисептированных клееных балок могут быть объяснены, поэтому только нарушением заводской технологии склеивания и отсутствием контроля качества готовой продукции.