Abstrakt
Cel: Celem artykułu było zaprezentowanie wyników badań doświadczalnych wpływu podwyższonej temperatury na wytrzymałość przy ściskaniu drewna sosnowego impregnowanego środkiem ogniochronnym zawierającym nanocząstki SiO2. Obecnie impregnaty tego typu są coraz częściej stosowane do zabezpieczenia elementów drewnianych.
Metodologia: Próbki sosnowe do badań wytrzymałościowych, o wymiarach 40×40×60mm, zostały podzielone na dwie grupy. Część próbek została poddana impregnacji środkiem ognioochronnym, wodną dyspersją nanocząstek SiO2 o rozmiarach 10-20 nm. Próbki zanurzone w zawiesinie umieszczono w komorze próżniowej na czas 20 min, stosując podciśnienie rzędu (0,7 atm). Następnie próbki impregnowane i nieimpregnowane przetrzymywano przez 10 dni w temperaturze pokojowej. Mikroskopem SEM wykonano zdjęcia impregnowanych i nieimpregnowanych próbek. Przed przystąpieniem do badań wytrzymałościowych próbki zostały poddane obróbce termicznej. Podstawowym urządzeniem na stanowisku do wygrzewania próbek był średniotemperaturowy piec komorowy typu PK 1100/5. Regulowanie pracą pieca odbywało się przy użyciu sterownika programator PSP 1 wraz z komputerem pomiarowym i oprogramowaniem ThermoPro. Próbki były wygrzewane w piecu komorowym aż do osiągnięcia temperatury 250oC, przetrzymane w zaplanowanej temperaturze przez 10 lub 20 minut, a następnie schładzane do temperatury otoczenia. Badania wytrzymałościowe przeprowadzono na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej Zwick/Roell Z100, badania realizowano ze stałą prędkością przesuwu trawersy wynoszącą 2 mm/min.
Wyniki: Przedstawione wyniki badania są ściśle związane z bezpieczeństwem konstrukcji drewnianych poddanych oddziaływaniu podwyższonej temperatury, a także z możliwością stosowania nowoczesnych preparatów ogniochronnych zawierających nanocząstki. W wyniku przeprowadzonych badań można stwierdzić, że szybka dekohezja struktury drewna w warunkach oddziaływania podwyższonych temperatur następuje w zakresie od 220 do 250ºC. Proces degradacji struktury drewna najszybciej postępuje w warstwie wierzchniej, przyczynia się do tego m.in. wysoka izolacyjność cieplna drewna. Wpływ impregnacji środkiem ogniochronnym na bazie krzemionki na wytrzymałość doraźną drewna przy ściskaniu jest jednoznaczny. Obserwowano wyższą wytrzymałość drewna nieimpregnowanego we wszystkich przedziałach temperatur.
Wnioski: Impregnacja wodną dyspersją cząstek SiO2 w nieznacznym stopniu pogarsza wytrzymałość na ściskanie drewna. Podsumowując, należy stwierdzić, że impregnacja środkiem ogniochronnym na bazie SiO2 pogarsza właściwości wytrzymałościowe w warunkach drewna pracującego na ściskanie. W badaniach nie wykazano korzystnego wpływu impregnacji na wytrzymałość drewna przy ściskaniu po ekspozycji w podwyższonych temperaturach.
Słowa kluczowe: drewno sosnowe, wytrzymałość, impregnacja ogniochronna
Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy