| Обратная связьРассылка
Для того, чтобы получать уведомления о новых номерах журнала, оставьте свой E-mail адрес.
Содержание 1 номера
за 2023 год
ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОФОБНЫХ ДОБАВОК ИЗ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЛЕСНЫХ ДОРОГ С МОРОЗОУСТОЙЧИВЫМИ ДОРОЖНЫМИ ОДЕЖДАМИ
Рассмотрены основные проблемы по совершенствованию строительства лесных автомобильных дорог путем использования гидрофобных добавок из отходов нефтяной промышленности. Лесотранспортная инфраструктура, чаще всего располагается в сложных природно-климатических условиях, что накладывает определенные ограничения на применение дорожно-строительных материалов, способных обеспечивать требуемое их транспортно-эксплуатационное состояние. Применяемые при строительстве лесотранспортной инфраструктуры дорожно-строительные материалы отличаются не только стабильностью своих физико-механических характеристик, но и значительной стоимостью и дороговизной доставки. Эти факторы негативно отражаются на стоимости строительства и эксплуатации лесотранспортной инфраструктуры. При этом имеется значительное количество отходов нефтяной промышленности, практически не используемых в строительной практике. Речь идет о нефтезагрязненных грунтах. Несмотря на значительное количество исследований, задача использования нефтезагрязненных грунтов остается нерешенной. Таким образом, решить проблему позволит использование нефтезагрязненных грунтов при строительстве лесных дорог, с морозоустойчивыми дорожными одеждами, что и определило цель настоящей работы. Целью исследований стало обоснование возможности использования нефтезагрязненных грунтов и разработка требований к технологиям строительства морозоустойчивых дорожных одежд лесных дорог с использованием гидрофобных добавок из нефтегрунтов. В работе была решена следующая задача: разработать требования к гидрофобным добавкам из нефтезагрязненных грунтов для строительства морозоустойчивых дорожных одежд лесных автомобильных дорог. Результатами работы стала разработка технологии введения в нефтезагрязненные грунты гранулометрических добавок и минеральных вяжущих. Было определено, что необходимый расход гранулометрической добавки для глинистого нефтезагрязненного грунта должен составлять от 30 до 50%. Оказалось, что наименьшие значения высоты поднятия капиллярно-поровой влаги могут быть получены при использовании нефтезагрязненного грунта с 30% гранулометрической добавкой и добавкой технического гипса от 10 до 12%. Учитывая достаточную адекватность лабораторно-производственных испытаний, результаты подборов добавки могут быть рекомендованы для использования в практике строительства морозоустойчивых дорожных одежд лесных дорог.
Ключевые слова: лесные дороги, нефтезагрязненные грунты, лесотранспортная инфраструктура.
АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОЛЕСНЫХ ЛЕСНЫХ МАШИН С ПОЧВОГРУНТАМИ ЛЕСОСЕК
В настоящее время лесные машин на колесной базе являются наиболее распространенными в лесном комплексе Российской Федерации, и в мировой лесозаготовительной отрасли. Но из-за высоких давлений на почвогрунты взаимодействие колесных лесных машин с почвогрунтами приводит к деформациям почвы и ухудшению её физико-механических показателей. Поэтому теоретический анализ, подразумевающий разработку математической модели для определения степени воздействия тракторных систем на лесной почвогрунт, остается по прежнему актуальным. В статье представлена модель прогнозирования, которая учитывает факторы почвогрунта и самого движителя. Установлен ряд высококореляционных зависимостей модуля деформации и конусного индекса, удельного сцепления, угла внутреннего трения и модуля сдвига от этих показателей. Представленная в статье модель может быть использована для анализа изменения глубины колеи и коэффициента уплотнения почвогрунта после многократного прохождения трактора. Представленная модель может быть использована для анализа степени воздействия лесных и сельскохозяйственных тракторов на почвы.
Ключевые слова: деформация, математическое моделирование, механические свойства почвогрунта, глубина колеи, уплотнение.
ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА В ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМ ФЕДЕРАЛЬНОМ ОКРУГЕ
Лесные насаждение создают множество продукции для человечества, поэтому важно сохранять их стабильный рост и правильно распоряжаться этим ресурсом. Целью работы является рассмотрение современных проблем лесного фонда и лесопромышленных предприятий Дальнего востока и возможности оптимизации показателей устойчивого использования лесных ресурсов. В статье показано, что современное распределение рубок леса угрожает экосистеме, поэтому предложен вариант, который включает 10-30% сплошных, 70-90% выборочных и 20-35% постепенных рубок. Рассмотрены такие показатели как временные затраты, выбросы выхлопных газов, потери молодняка и верхнего слоя почвы на вырубках. Показано, что нагрузка на почву и угол её наклона являются решающими при математическом моделировании устойчивости лесов. Также показано, что количество транспортировок древесины является важным фактором, который влияет на эти показатели. Предложена модель реорганизации лесопромышленных региональных предприятий для повышения их рентабельности. Теоретическая модель является пригодной к использованию не только в условиях Дальнего Востока, но может быть использована в других точках мира.
Ключевые слова: трелевка, состояние древостоя, экологическая нагрузка, характеристики почвы, сохранение леса.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕСНЫХ ДОРОГ С ПАРОГИДРОИЗОЛИРУЮЩИМИ СЛОЯМИ ИЗ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
Рассмотрены основные проблемы по совершенствованию методов проектирования лесных автомобильных дорог путем использования добавок из отходов нефтяной промышленности. Лесотранспортная инфраструктура, чаще всего располагается в сложных природно-климатических условиях, что накладывает определенные ограничения на применение дорожно-строительных материалов, способных обеспечивать требуемые прочностные характеристики дорожных конструкций. Применяемые при проектировании лесотранспортной инфраструктуры дорожно-строительные материалы отличаются не только стабильностью своих прочностных характеристик, но и отличаются значительной стоимостью. В тоже время на территориях многих лесосырьевых баз скопилось значительное количество отходов нефтяной промышленности. Речь идет о нефтезагрязненных грунтах. Несмотря на значительное количество исследований, задача использования нефтезагрязненных грунтов для лесных дорог остается нерешенной. Целью исследований стала разработка метода проектирования составов нефтезагрязненных грунтов для парогидроизолирующих слоев дорожных конструкций лесных дорог на основе интеллектуальной системы в виде нейронечеткой сети. В работе были решены следующие задачи: оценка физико-механических свойств различных составов нефтезагрязненных грунтов для парогидроизолирующих слоев лесных дорог; обоснование перечня исходных и выходных параметров смесей из нефтезагрязненных грунтов; формирование обучающих выборок для настройки нейронной сети для оценки предела прочности конструктивного слоя лесных дорог; разработка нейронечеткой сети в среде MATLAB; обучение нейронечеткой сети по тестовым примерам. Результатами работы стала разработка составов нефтезагрязненных грунтов, стабилизированных гранулометрическими добавками и минеральными вяжущими. Было определено, что для обеспечения нормативных значений конструктивной прочности парогидроизолирующих слоев лесных дорог необходимое количество введения в суглиныстые нефтезагрязненные грунты гранулометрической добавки должно быть не менее 55%. При этом, вяжущего должно быть от 12 до 15%, при его марочной прочности не менее 20 МПа. Для супесчаных нефтезагрязненных грунтов вяжущего должно быть от 6 до 8%, при марочной прочности не менее 5 МПа. Учитывая достаточную адекватность испытаний, результаты подборов добавки могут быть рекомендованы для использования в практике проектирования дорожных одежд лесных дорог.
Ключевые слова: лесные дороги, нефтезагрязненные грунты, лесотранспортная инфраструктура, нейронечеткая сеть.
СРЕДОЩАДЯЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ЛЕСОСЕК В УСЛОВИЯХ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Экологические последствия лесосечных работ могут быть как отрицательными, так и
положительными. В большей части случаев, первые годы после проведения лесосечных работ наблюдается негативная динамика таксационных характеристик древостоев и качества почвы на вырубках. Вопросами снижения негативного влияния техники и технологии лесосечных работ занимается большое количество исследователей в России и в мире. Одним из наиболее перспективных путей повышения экологической эффективности лесосечных работ признан оптимальный выбор техники и технологии под конкретные природно-производственные условия. В статье представлены результаты исследований воздействия различных типов трелевочных тракторов и способов трелевки на лесные экосистемы в Свердловской области.
Ключевые слова: трелевка, состояние древостоя, таксационные показатели, характеристики почвы, сохранение леса.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДРЕВЕСИНЫ
Одним из основных способов продольного сращивания древесины является зубчатое соединение, которое позволяет не только соединять короткомер, но и повышать сортность пиломатериалов при изготовлении столярных изделий, погонажных деталей, мебели и т.д. Долговечность таких конструкций в значительной степени зависит от прочности соединения, поскольку по нему разрушается большая часть изгибаемых в процессе эксплуатации элементов.Одну из основных ролей при этом играет вид применяемого клеевого материала.
В настоящее время для этих целей широко используются клеи на основе поливинилацетатной дисперсии (ПВАД). В связи с этим определение прочности зубчатых клеевых соединений древесины с использованием различных клеевых материалов на основе ПВА – клеев и сравнение этихпоказателей с прочностью цельной древесиной вызывает интерес.
С этой целью были проведены исследования по определению прочностных свойств древесины сосны, сращенных на зубчатый шип с применением клеев: Kestokol D3 и Kestokol D3 Polar (Финляндия), Kleiberit 300.0 и Kleiberit 303.2 (Германия). Проведенные исследования показали, что предел прочности при статическом изгибе зубчатых клеевых соединений древесины, склеенных клеями фирмы Kleiberit в среднем на 35 % выше по сравнению с клеями фирмы Kestokol. Показатели прочностицельной древесины выше прочности зубчатых клеевых соединений для образцов, склеенных клеями фирмы: Kleiberit в среднем на 25% (что соответствует требованиям нормативной документации), а Kestokol – в среднем на 50%.
Ключевые слова: сращивание древесины по длине, зубчатое клеевое соединение древесины, прочность зубчатого клеевого соединения древесины, сращивание древесины на зубчатый шип, склеивание древесины на зубчатый шип, сращивание древесины на ПВА-клеи.
СКЛЕИВАНИЕ НОВОГО ДРЕВЕСНОГО КОМПОЗИТА ШПОНОВЫХ ДОСОК НЕПРЕРЫВНЫМ СПОСОБОМ
В статье обоснованы вопросы целесообразности производства досок из лущеного шпона, предложен способ непрерывного их склеивания. Несмотря на хорошие эксплуатационные свойства, массивная древесина обладает недостатками, затрудняющие производство и эксплуатацию: в процессе высыхания древесина растрескивается и деформируется; имеет природные дефекты, снижающие ее прочность; ширина пиломатериалов ограничивается диаметром бревна. Процесс изготовления досок из лущеного шпона характеризуется меньшим расходом сырья по сравнению с производством пиломатериалов, т.к. процесс лущения является безопилочным резанием, позволяющим снизить расход сырья на 12-14% из-за отсутствия опилок. Поверхность лущеного шпона имеет значительно меньшую шероховатость, чем поверхность пиломатериалов, что позволяет исключить из технологического процесса операцию фрезерования с 4 сторон с припуском на обработку от 4 до 6 мм.
При лущении используется периферийная часть ствола дерева, имеющая наименьшее количество пороков строения древесины – сучков, тогда как в лесопилении используется центральная часть ствола дерева, часто содержащая в составе сучки. Кроме того, лущение позволяет перерабатывать сырье с ядровой гнилью диаметром менее 1/3 диаметра с выходом на один торец. Недостатком процесса изготовления фанеры является: ограниченность размеров продукции (длина и ширина фанеры определяются форматом плит пресса); необходимость применения при склеивании дорогого, сложного в производстве и эксплуатации прессового оборудования периодического действия. Склеивание слоев древесины по длине и толщине в одном направлении непрерывным способом технически и экономически эффективно, т.к. позволяет обеспечить экономное использование сырья древесины, сокращение трудозатрат и экономию энергии. Использование установки с приводными прессующими вальцами позволяет сделать процесс склеивания шпоновых досок непрерывным и получать продукцию длиной, ограниченной возможностями транспортировки. Применение предварительного нагрева лущеного шпона перед склеиванием (аккумулирование тепла) обеспечивает существенное снижение продолжительности склеивания и увеличение производительности оборудования.
Ключевые слова: лущение, шпоновая доска, склеивание непрерывным способом, техническая эффективность.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ НЕПЛОДОВОЙ ЧАСТИ ОБЛЕПИХИ
В работе представлены результаты экспериментальных исследований водной экстракции неплодовой части облепихи и получены данные по значению эффективного коэффициента диффузии водорастворимых веществ из коры, древесины, листьев и побегов. Установлено, что оптимальный выход водорастворимых веществ при экстракции различных частей облепихи обеспечивается при температуре процесса 60°С. С использованием оборудования Центра коллективного пользования «Наноматериалы и нанотехнологии» Казанского национального исследовательского технологического университета определены значения истинной плотности и удельной поверхности пор для каждой части облепихи. На основе полученных экспериментальным данных по изменению концентрации водорастворимых веществ и лабораторных измерений структурных параметров материала рассчитаны эффективные коэффициенты диффузии экстрактивных веществ из коры, побегов, листьев и древесной части облепихи. Наибольшее значение эффективного коэффициента диффузии наблюдается в коре облепихи, характеризующейся высокой пористостью. Коэффициент диффузии в листьях имеет наименьшее значение, что объясняется закрытием пор вследствие тонкомерности сырья и его быстрого высыхания при транспортировке и хранении. Полученные данные будут использованы для последующего математического моделирования и оптимизации режимных параметров процесса экстракции неплодовой части облепихи.
Ключевые слова: экстракция, облепиха, листья, кора, древесная часть, побеги, коэффициент диффузии.
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АЦЕТИЛИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Исследованы свойства ацетилированного древесного шпона, в частности влагопоглощение и угол смачивания. По результатам проведенных экспериментов выявлено, что влагопоглощение уменьшалось в зависимости от продолжительности обработки древесного шпона в ледяной уксусной кислоте (в результате ацетилирования в течение 6, 12, 18, 24 и 30 часов установлено снижение показателя влагопоглощения на 28 сутки от 43% до 21%). Также проведены исследования по определению угла смачивания. В результате ацетилирования установлено увеличение значения краевого угла смачивания - на 46о, 58о и 69о по сравнению с контрольным образцом (10о). Прирост массы после выдержки образцов в течении 6,12,18,24 и 30ч в ледяной уксусной кислоте составил по массе с 1,2 до 4,8% по сравнению с контрольным образцом (за счет внедрения ацетильных групп). По результатам полученных данных можно сделать вывод, что данный способ обработки древесины позволяет уменьшить влагопоглощение, снизить разбухание и повысить устойчивость к гниению, что является довольно перспективным методом предобработки древесного наполнителя в композиционных материалах.
Ключевые слова: ацетилирование, ледяная уксусная кислота, древесина, влагопоглощение, угол смачивания, прирост массы.
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ИЛОВЫХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО КОМБИНАТА
Были проведены экспериментальные исследования процесса переработки иловых осадков сточных вод целлюлозно-бумажного комбината методом термического разложения. Были исследованы основные свойства исходных иловых осадков, а также проведён их термический анализ. Были определены зависимости потери массы, скорости потери массы и теплового потока от температуры разложения. На основе полученных данных были получены значения констант для уравнения формальной химической кинетики. Решение данного уравнения позволило определить влияние скорости нагрева на характер термического разложения иловых осадков сточных вод ЦБК.
Ключевые слова: иловые осадки, ЦБК, термическое разложение, кинетика.
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОЛИМЕРНОЙ ФАЗОЙ ДИАЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ДРЕВЕСНОЙ МУКОЙ
Целью настоящей работы являлось исследование влияния содержания древесной муки на свойства композитов с полимерной фазой диацетата целлюлозы. Диацетат целлюлозы для испытаний образцов полимерных композиционных материалов был получен методом щелочного гидролиза триацетата целлюлозы со степенью ацетилирования, 2,48. В качестве пластификаторов в работе были использованы триацетин и трибутилфосфат. Смешение компонентов композиционных материалов производилось методом вальцевания. Содержание древесной муки в образцах исследованных композитов варьировалось от 0 до 50 мас. %. Для полученных образцов композитов были определены следующие физико-механические свойства: плотность, прочность при изгибе, твёрдость по Бринеллю, модуль упругости при сжатии, число упругости, пластичность, ударная вязкость, водопоглощение за 30 суток, биоразложение в активированном грунте за 90 суток. Были установлены экспериментально-статистические зависимости влияния содержания древесной муки в композите на показатели твердости по Бринеллю, ударной вязкости, водопоглощения за 30 суток и потери массы после выдержки в активированном грунте в течение 90 суток. В качестве эталонов сравнения в работе использовались образцы композитов с полимерной фазой триацетата целлюлозы со степенью ацетилирования, 2,48. Установлено, что увеличение содержания древесной муки в составе композиционного материала с полимерной фазой диацетата целлюлозы приводит к увеличению твёрдости, упругости, водопоглощения, биоразлоложения и уменьшению ударной вязкости и пластичности. По сравнению с аналогами с полимерной фазой триацетата целлюлозы, образцы с диацетатом обладают большей пластичностью, водопоглощением за 30 суток, степенью биоразложения за 90 суток и меньшей твёрдостью, прочностью при изгибе, ударной вязкостью и упругостью.
Ключевые слова: композит, ацетат целлюлозы, диацетат, степень ацетилирования, пластификация, древесная мука, биоразложение.
РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ ПРОЦЕССА ТОРРЕФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ
Статья посвящена исследованию процесса торрефикации древесины и её основных компонентов. Приведён обзор исследований в области торрефикации, который подтверждает актуальность данной темы. Разработана физико-химическая картина процесса торрефикации основных компонентов клеточной стенки древесины. Описаны основные стадии процесса, химизм превращений компонентов древесины в ходе торрефикации. На основе исследованных процессов была высказана гипотеза капсулирования целлюлозных микрофибрилл лигнин-фурфурольной смолой, что объясняет гидрофобность клеточной стенки и отсутствие эффектов набухания у торрефиката.
Ключевые слова: торрефикация, древесина, целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин.
