В качестве рабочей гипотезы нами выдвинуто предположение, что адгезионная прочность — сцепление разных участков древесины (ранней и поздней) с цементным камнем- носит неравно­мерный характер и разрушение (центры деструкции) адгезионных соединений в контактных зонах в структуре арболита возникает на участках поздней древесины, где возможны наибольшие влажностные деформации.

Для определения влияния содержания в контактных зонах плоскостей склеивания неодинаковых по морфологическому строению участков ранней и поздней древесины на их сцепление с цементным камнем разработан следующий метод. Из древесины отдельных годичных слоев вырезали пластины или кубы с цельным слоем на грани ранней и поздней древесины. Изготовляли образцы трех видов с различными поверхностями сторон, обращенных к прослойке цементного теста: ранняя ранняя, ранняя — поздняя, поздняя — поздняя. Образцы, проклеенные цементным тестом нормальной густоты, укладывали в накопитель под свободно перемещаемый пригруз, где они хранились до испытании. Во всех образцах площадь склеивания составляла 1 см2. Склеенные образцы испытывали на разрыв на приборе ДШ-ЗМ-1 (рис. 4.11), предназначенном для определения прочности хлопкового и штапельного волокна.

Результаты исследований показали, что адгезионная прочность для всех пород и видов обработки образцов с пластинами ранней древесины («ранняя — ранняя») больше, чем у образцов «поздняя — поздняя» и «ранняя — поздняя». Однако, если для сосны разница в величинах прочности составляет соответственно 35 и 76%, то для ели она всего 12 и 30%. Это можно объяснить тем, что морфологическое строение древесины ели отличается некоторыми особенностями из-за преобладания (87%) в ней однотипных клеток трахеид ранней древесины.

Ель относится к породам с мягкой однородной древесиной. Из опубликованных данных видно (см. табл. 2.2), что деформа-тивность разных участков хвойных порол неодинакова. Это дает основание предположить, что в контактных зонах структуры арболита на участках поздней древесины могут наблюдаться гораздо большие влажностные деформации, чем на участках ранней древесины. Наименьшая разность таких деформаций характерна для древесины ели.

Предпочтение, которое отдавали древесине ели при производстве арболита и других дрсвесно-цемеитных материалов, объяснялось ранее меньшим содержанием в ней легкогндролизуемых веществ. Наши исследования показали, что заполнитель из ели имеет еще и то преимущество, что величина его сцепления с цементным камнем выше, чем у других порол древесины, и в процессе твердения и сушки арболита в контактных зонах его струк туры образуются меньшие влажностные деформации вследствие более высокой, чем у других пород, однородности структуры.

Исследования адгезионной прочности модели I типа свидетельствуют (рис. 4.12), что характер разрушения на участках с неодинаковым анатомическим строением (ранней и поздней древесины) различен. Это особенно четко прослеживается при испы тании на отрыв модели II типа (цементной балочки с помещен ион в середину пластиной из древесины сосны, рис. 4.13). На участках ранней древесины преобладает смешанное разрушение. а па участках поздней древесины — адгезионное. Такой характер разрушения объяснен нами особенностями морфологического строения древесины сосны. В годичных слоях ее четко различаются ранняя и поздняя древесина; широкополостные и относительно тонкостенные трахеиды (клетки) ранней части более приспособлены к водопроводящей функции, чем узкополостные и относительно толстостенные трахеиды поздней части. Участки поздней древесины имеют значительно большую плотность, чем ранней 116], и, как показали паши исследования, характеризуются более низким значением сцепления с цементным камнем, тогда как на участках ранней древесины преобладает смешанный характер разрушения, что указывает на большую величину сцеплении. Это, видимо, можно объяснить прониканием в открытые полости трахеид цементного геля из-за более высокой поверхностной пористости ранней древесины по сравнению с поздней, благодаря чему адгезионная прочность увеличивается и за счет механического сцепления.

Из опубликованных данных Ю. Р. Вокщанина [16|, средняя плотность ранней древесины сосны составляет 381 кг/м3, поздней 775 кг/м3; тангенциальная усушка — соответственно 8,05 и 11,26%. Это позволяет сделать предположение о том, что в контактных зонах структуры арболита на участках поздней древесины могут наблюдаться гораздо большие влажностные деформации, чем на участках ранней древесины.

Как видно из микрофотографии (см. рис. 4.6), проникание геля цементного теста происходило в полости трахеид ранней древесины, в клетках поздней древесины цементный камень не обнаруживался. Можно предположить, что более высокая адгезии цементного камня с ранней древесиной обеспечивается, кроме действия молекулярных сил сцеплении, еще и механическим сцеплением.

Наши исследования показали, что невысокая прочность арболита может быть объяснена специфической природой древесного заполнителя, неоднородным характером сцепления в контактных зонах на участках ранней и поздней древесины заполнителя, а также соответствующим влиянием неодинакового напряженного состояния в пределах каждой контактной зоны в силу возможности развития разных по величине влажностных деформаций на участках ранней и поздней древесины. Неодинаковая впитывае-мость «минерализатора» ранней и поздней древесиной вследствие разной их плотности усугубляет создание одинакового сцепления по всей площади контактной зоны системы «древесина — цементный камень».

Учитывая анизотропные свойства древесного заполнителя, можно предположить, что при развитии напряжений, превышающих нормированные, центры деструкции в структуре арболита преимущественно зарождаются в контактных зонах на участках поздней древесины, а затем разрушение происходит по ослабленным контактам композита.