ТЕМА 4 МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ 1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСИНЫ КАК СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Древесиной называется очищенная от коры твёрдая ткань дерева. Положительные свойства древесины: 1) Широкая распространенность сырья и возобновляемость сырьевой базы. В России более 20% мировых запасов древесины (леса). Деловая древесина составляет половину всех лесных запасов. Связано это с тем, что сроки роста деревьев деловых пород до достижения товарной ценности в нашей климатической зоне составляют 40…60 (до 100) лет. Поэтому рубка леса должна вестись строго с учетом возраста древесины и сопровождаться новыми посадками. Только в этом случае можно говорить, что древесина относится к возобновляемому сырью. 2) Низкая плотность (легкость), высокая прочность (в особенности, при растяжении вдоль волокон) и высокий модуль упругости; 3) Высокая удельная прочность ⇒ древесина эффективна в качестве конструкционного материала; 1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСИНЫ КАК СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Вт 4) Низкая теплопроводность: λ=0,14…0,18 (поперек волокон), что м·℃ позволяет использовать древесину в качестве конструкционнотеплоизоляционного материала. 5) Низкий коэффициент линейного расширения, что позволяет строить здания без температурных швов. 6) Низкая энергоемкость изготовления конструкций: на 1 т древесины – х; на 1 т стали – 60х; на 1 т алюминия – 250х. 7) Легкость обработки, простота соединения элементов (клей, гвозди, врубки, нагели и т.п.). 8) Высокая коррозионная стойкость ⇒ древесина эффективна в зданиях с высокой химической агрессией. 9) Высокая морозостойкость. 10)Способность сопротивляться динамическим и вибрационным нагрузкам. 1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСИНЫ КАК СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 11) Экологическая чистота. Для древесины экологическая чистота определяется не только безопасностью для человека, но и низкой энергоемкостью изготовления изделий и возможностью утилизации. 12)Высокие декоративные качества и архитектурная выразительность. 13)Технологическая гибкость, то есть возможность изготовления на одном и том же оборудовании конструкций различных типов и размеров. 14)Возможность комплексного безотходного использования древесины при рациональной технологии переработки и изготовления деталей и конструкций. Отходы (горбыль, стружки, опилки и т.п.) составляют до 50…60% всей заготавливаемой древесины. При грамотной технологии коэффициент использования древесного сырья 0,92 и выше. 15)Долговечность при соблюдении конструкционных требований, условий нормальной эксплуатации, использования средств защиты. 16)Легкость перевозки и монтажа деревянных конструкций, что позволяет снизить стоимость транспортировки и монтажа. 1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСИНЫ КАК СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Недостатки древесины: 1) Анизотропия свойств – свойства древесины различны по разным направлениям (древесина – материал с ярко выраженной ортотропией). Свойства вдоль и поперек волокон, в особенности, прочность, отличаются в 20-40 раз. 2) Неоднородность строения древесины как биологического объекта. 3) Наличие пороков (сучки, пороки строения, трещины, пороки формы ствола). Пороки учитываются при определении ее сортности. В первую очередь, пороки влияют на физико-механические свойства, в особенности – на прочность при растяжении. 4) Влияние влажности, температуры и длительности действия нагрузки на прочность и деформативность. 1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСИНЫ КАК СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 5) В силу неоднородности строения, наличия пороков и реологии (влияния длительности действия нагрузки), расчетные сопротивления древесины в 4…8 раз ниже реальной прочности, определенной при стандартных испытаниях. 6) Значительные влажностные деформации, что приводит к короблению и растрескиванию изделий из древесины. 7) Загниваемость. 8) Возгораемость. 9) Поражение биовредителями. 2. МАКРО- И МИКРОСТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ Макростроение видно невооруженным глазом. Макростроение изучается на 3-х основных срезах древесины - поперечный (торцовый), радиальный, тангенциальный (тангентальный)). Основные элементы макростроения: сердцевина, кора, камбий, ядро, заболонь, сердцевинные лучи. Ядровые породы (сосна, лиственница, дуб, кедр) – ядро отличается от заболони более темной окраской и меньшей влажностью; Спелодревесные породы – (ель, пихта, бук, липа) – центральная часть ствола отличается от заболони только меньшей влажностью; Заболонные породы (береза, клен, осина) – значительных отличий между наружной и центральной частью древесины нет. 2. МАКРО- И МИКРОСТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ Макрои микроструктура древесины неоднородная, волокнистая, пористая. Древесная ткань состоит из вытянутых вдоль оси ствола полых клеток (трахеид), переплетенных между собой (длина клеток в 50…60 раз превышает поперечный размер). Стенки клеток сложены микрофибриллами в несколько слоев, состоящих из макромолекул целлюлозы (С6H10O5)n, где n=2500…3000 диаметром 10…25 нм, ориентированных под различным углом к оси клетки. Целлюлозы в древесине 35…45%. Между микрофибриллами размещаются лигнин (20…30%) и гемицеллюлоза (20%). Указанные особенности определяют: высокую пористость древесины, малую плотность, низкую теплопроводность, анизотропию свойств, высокую прочность вдоль волокон, в особенности, при растяжении. 2. МАКРО- И МИКРОСТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ Микроструктура древесины (сосна). Срез лазером поперек волокон. х 5300. 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ 3.1. Истинная плотность. В составе всех древесных пород преобладает одно и то же вещество – целлюлоза, поэтому истинная плотность древесины примерно одинакова - 1,54 г/см3. 3.2. Средняя плотность древесины разных пород и даже одной и той же породы зависит от многих факторов, связанных с условиями роста дерева. У большинства древесных пород плотность сухой древесины меньше 1000 кг/м3, т.е. меньше плотности воды. С изменением влажности средняя плотность древесины меняется. В строительстве применяется древесина со средней плотностью 440 кг/м3 (кедр)….700 кг/м3 (дуб). Сосна – 500 кг/м3, береза – 650 кг/м3. Средняя плотность некоторых экзотических пород древесины может превышать 1000 кг/м3. Средняя плотность в значительной мере зависит от влажности: 12 W 2,5 W 12 С увеличением влажности древесины средняя плотность увеличивается. 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ 3.3. Высокая гигроскопичность. Сосна: средняя плотность 0,5 г/см3, истинная – 1,54 г/см3, пористость – 60…70%. Благодаря волокнистому строению и большой пористости древесина обладает огромной внутренней поверхностью, которая легко адсорбирует водяные пары из воздуха (гигроскопичность). Виды влаги в древесине: Гигроскопическая (связанная) – находится в стенках клеток. Стенка клетки – не сплошное образование, а имеет 4…5 слоев из целлюлозы; Капиллярная (свободная) – находится в полостях клеток и межклеточном пространстве. 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ Равновесная влажность - влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе или помещении (зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха). При хранении на воздухе под навесом древесина достигает равновесную влажность 15...23 % (воздушно-сухая). При хранении древесины в помещении – 8…12 % (комнатно-сухая). Свежесрубленная древесина может содержать влаги от 35 до 120 %. При нахождении древесины долгое время под водой она может иметь влажность до 200 %. Стандартной принято считать влажность 12 %. Понятие стандартной влажности необходимо для обеспечения возможности сравнения результатов испытаний древесины при определении средней плотности, прочности и т.д. Влажность древесины, при которой стенки клеток насыщены водой (предельное содержание гигроскопической влаги), а полости и межклеточные пространства свободны от воды, называют пределом гигроскопической влажности. Для древесины различных пород она колеблется от 23 до 35 % (в среднем 30 %) от массы сухой древесины. 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ Водные оболочки гигроскопической влаги, покрывающие поверхность стенок клеток, раздвигают их, снижают силы сцепления между ними. При этом, объём и масса древесины увеличивается, а прочность снижается. Колебания влажности от 0 до предела гигроскопичности вызывают влажностные деформации: разбухание или усушку древесины. Капиллярная влага, накапливаясь в полостях клеток и заполняя пустоты, существенно не изменяет расстояние между клетками, и поэтому не влияет на прочность и объем древесины, увеличивая лишь её среднюю плотность. Зависимость прочность древесины на сжатие от влажности 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ 3.4. Анизотропия свойств. Свойства древесины, в особенности, прочность, существенно различаются вдоль и поперек волокон. Зависимость прочности древесины от угла между направлением приложенного усилия и направлением волокон 1 – прочность на растяжение; 2 – прочность при изгибе; 3 – прочность при сжатии. 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ 3.5. Влажностные деформации (усушка и разбухание) древесины. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в разных направлениях неодинаково: вдоль волокон в среднем 0,1%, в радиальном направлении 3…6%, в тангентальном – 6…12%. Вследствие этого происходит коробление древесины. Чем шире изделие – тем больше коробление. Поэтому для столярных изделий используют доски шириной 10…12 см. Древесину используют такой равновесной влажности, которая будет в условиях эксплуатации (столярные изделия – 8…10%, наружные конструкции – 15…18%, паркет – 6…7%). Зависимость влажностных деформаций древесины от влажности: 1 – вдоль волокон; 2- в радиальном направлении; 3 – в тангенциальном направлении; 4 - объемные 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ 3.6. Теплопроводность древесины низкая. Сосна поперек волокон – 0,17 Вт/(м·°С), вдоль – 0,34 Вт/(м·°С). Теплопроводность зависит от угла к волокнам, от породы древесины, влажности. По современным требования к теплозащите древесина не проходит – используют дополнительное утепление или, например, утепленный брус, 3.7. Долговечность. Целлюлоза нерастворима в воде, летучих растворителях, солях, этим обеспечивается высокая стойкость древесины против химической агрессии. Долговечность древесины возможно обеспечить только при надлежащем уходе. 3.8. Физико-механические свойства. Прочность древесины зависит от породы дерева, средней плотности, наличия пороков, влажности. Предел прочности определяется на стандартных, малых, чистых образцах, без видимых пороков. Прочность при сжатии вдоль волокон достаточно высокая и составляет в среднем 40…60 МПа, т.е. сопоставима с прочностью бетона. Это объясняется тем, что пустотелые волокна работают как жесткие пространственные элементы. 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ Прочность при сжатии поперек волокон в 3…6 раз меньше предела прочности вдоль волокон. Это объясняется тем, что при сжатии поперек волокон в действительности происходит смятие волокон древесины без явного разрушения стенок. Прочность при растяжении вдоль волокон в 2..3 раза больше прочности при сжатии в этом направлении и составляет 100…120 МПа. Прочность при растяжении сильно зависит от наличия некоторых пороков (сучки, косослой и др.), но мало изменяется от влажности. Прочность при изгибе в 1,5…2 раза превышает прочность при сжатии вдоль волокон, но несколько меньше прочности при растяжении (порядка 70%), и составляет в среднем 60…110 МПа. Прочность при изгибе у древесины значительно выше, чем у большинства строительных материалов (бетон, керамика и т.д.). Прочность древесины при скалывании имеет большое значение при устройстве, например, врубок. Предел прочности при скалывании вдоль волокон в пределах 6…13 МПа. 3. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ Удельная прочность древесины высокая. Удельная прочность древесины при растяжении вдоль волокон примерно такая же, как у высокопрочной стали или стеклопластика и составляет 200…220 МПа. Удельная прочность при сжатии вдоль волокон ниже и составляет 100…120 МПа. Т.е. по данному показателю древесина может конкурировать с современными конструкционными материалами. Твердость древесины определяется при вдавливании шарика радиусом 5,64 мм (площадь отпечатка при вдавливании половины шарика составляет 1 см2). Твердость древесины по торцу на 15…50% выше твердости в радиальном и тангенциальном направлении. Средние значения твердости: Мягкие породы (сосна, ель, пихта, ольха) – 35…50 МПа; Твердые породы (дуб, береза, бук, лиственница) – 50…100 МПа; Очень твердые породы (самшит) – более 100 МПа. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ Пороками называют недостатки древесины, появляющиеся во время роста дерева и хранения пиломатериалов на складе. Степень влияния пороков на пригодность древесины в строительстве зависит от их вида, места расположения, размеров, а так же назначения древесной продукции. ГОСТ 2140-81. Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения. 1. Пороки формы ствола легко определяются на растущем дереве. Поэтому стволы таких деревьев могут быть отбракованы на лесосеке. К этой группе пороков относятся сбежистость, закомелистость и кривизна ствола. Сбежистость значительное уменьшение диаметра бревен. Нормальным сбегом считается уменьшение диаметра на 1 см на 1 м длины ствола. Этот порок уменьшает выход обрезных пиломатериалов. Кроме того, в материале оказывается много перерезанных волокон, что снижает его прочность. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ Закомелистость – резкое увеличение диаметра комлевой (нижней) части ствола. Закомелистость бывает круглой и ребристой. В любом случае она увеличивает количество отходов и искусственно вызывает косослой в готовой продукции. Кривизна – искривление ствола дерева в одном или нескольких местах. Сильная кривизна переводит древесину в разряд не пригодной для строительных целей. Пороки формы ствола: а – сбежистость; б , в – закомелистость округлая и ребристая; г, д – кривизна простая и сложная 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ 2. Пороки строения древесины представляют собой отклонения от нормального расположения волокон в стволе дерева: наклон волокон, свилеватость, крень, двойная сердцевина и др. Наклон волокон (косослой) – непараллельность волокон древесины продольной оси пиломатериала. Это явление (особенно при больших углах наклона волокон) вызывает резкое снижение прочности древесины и затрудняет ее обработку. Пиломатериал, имеющий косослой, обладает повышенной склонностью к короблению при изменении влажности. Свилеватость – крайнее проявление косослоя, когда волокна древесины расположены в виде волн или завитков. Свилеватость в некоторых породах (орех, карельская береза) придает красивую текстуру древесине; такие породы используются в отделочных работах. Крень – изменение строения древесины, когда годовые кольца имеют разную толщину и плотность по разные стороны от сердцевины. Крень нарушает однородность древесины. Двойная сердцевина увеличивает отходы при обработке древесины, увеличивает вероятность растрескивания. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ Пороки строения древесины: а – наклон волокон; б – свилеватость; в – завиток; г – крень; д – внутренняя заболонь; е- двойная сердцевина; ж – пасынок; з – прорость. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ 3. Сучки – самый распространенный и неизбежный порок древесины, представляющий собой основания ветвей, заключенные в древесине. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон (свилеватость). Сучки уменьшают рабочее сечение пиломатериалов, снижая их прочность в 1,5…2 раза (а в тонких досках и брусках и более). По степени срастания древесины сучков с древесиной ствола различают сучки сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся (выпадающие). Особенно неприятны сучки разветвленные (лапчатые). Здоровые сучки имеют древесину твердую и плотную без признаков гнили. Часто сучки загнивают вплоть до превращения в рыхлую порошкообразную массу – это так называемые табачные сучки. Для изготовления несущих деревянных конструкций используется древесина, имеющая только здоровые сросшиеся сучки. Количество и размещение сучков определяют сортность материала. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ Сучки: а – сросшийся здоровый; б – несросшийся (выпадающий); в – сшивной; г – разветвленный (лапчатый). 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ 4. Трещины могут появляться как на растущем дереве, так и при высыхании срубленного дерева и пиломатериалов. Они нарушают целостность лесоматериалов, уменьшают выход высокосортной продукции, снижают прочность, и даже делают их непригодным для строительных целей. Кроме того, трещины способствуют развитию гниения древесины. Различают следующие типы трещин: метиковая, морозная и отлупная, образующиеся на растущем дереве, и трещины усушки, образующиеся на срубленной древесине. Метиковые трещины – внутренние трещины, идущие вдоль ствола от центра к периферии; трещин может быть несколько, как расположенных в одной плоскости, так и крестообразно. Морозная трещина (морозобоина) – наружная открытая продольная трещина, сужающаяся к центру. Такие трещины возникают при замерзании влаги в стволе во время сильных морозов. Отлупная трещина – полное или частичное отделение центральной части ствола от периферийной в результате усушки первой. Такие трещины располагаются по годовым кольцам. Трещины усушки – встречаются очень часто в древесине всех пород; возникают в результате напряжений, вызванных неравномерной усадкой при быстрой сушке древесины на воздухе. Эти трещины направлены от периферии к центру вдоль волокон древесины. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ Трещины: а – простая метиковая; б – сложная метиковая; в – отлупная; г – трещины усушки; д – морозная (морозобоина). 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ 5. Покоробленности – это искривление пиломатериала, возникающее при распиловке, сушке и хранении. Поскольку покоробленность изменяет форму пиломатериалов, то она затрудняет их обработку и использование по назначению. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ 6. Повреждения насекомыми (червоточины) представляют собой ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми (жуками короедами, точильщиками). Они живут в древесине и ею же и питаются. Жуки точильщики могут развиваться в сухой древесине, и даже в мебели. Поверхностные червоточины не влияют на механические свойства древесины, так как при распиловке уходят в горбыль. Глубокие червоточины нарушают целостность древесины и снижают ее прочность. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ 7. Химические окраски возникают в большинстве случаев в результате окисления дубильных веществ. Не влияют на физико-механические свойства, но могут портить внешний вид изделий. • Продубина – красновато-коричневая, бурая окраска подкорковых слоев сплавной древесины (ели, дуба, ивы, у которых много дубильных веществ). • Дубильные потеки – бурые пятна в виде потеков на поверхности сортаментов. • Желтизна – светло-желтая окраска заболони хвойных пород при интенсивной сушке. Продубина Желтизна Дубильные потеки 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ 8. Грибные поражения. • Гнили: По цвету и структуре пораженной древесины – пестрая ситовая, бурая трещиноватая, белая волокнистая; По типам – заболонная (твердая и мягкая), ядровая, наружная трухлявая. • Грибные ядровые пятна (полосы); • Заболонные грибные окраски – синева, цветные пятна, светлые и темные, поверхностные и глубокие; • Побурение – торцевое, боковое; • Плесень; • Дупло. Окраски и плесень мало влияют на механические свойства древесины. Гнили существенно влияют на механические свойства древесины, разрушают клей и лакокрасочные покрытия. Повышают проницаемость и влагоемкость. 4. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ 9. Инородные включения – песок, гвозди, проволока. 10. Механические повреждения: обдир коры, заруб и запил, отщеп, скол, вырыв, багорные наколы. г а – запил; б – отщеп, оставшийся на пне ; в – инородное включение; г – обдир коры. а в б 11. Дефекты обработки: риски, волнистость, ворсистость, мшистость, рябь шпона, задиры и выщербины, бахрома, ожог. обзол ворсистость риски 5. ОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ ДРЕВЕСИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Хвойные породы в средней полосе составляют основные запасы деловой древесины. В строительстве в основном применяется древесина хвойных пород, отличающаяся правильным (с меньшим количеством пороков) строением ствола и большей устойчивостью к загниванию, которая связана со смолистостью хвойной древесины, высокими техническими свойствами и большей распространенностью. Сосна – наиболее распространенная хвойная порода. Древесина сосны светло-золотистого цвета обладает повышенными физикомеханическими и эксплуатационными свойствами и хорошо поддается обработке. Имеет небольшую среднюю плотность и сравнительно высокую прочность. Из сосны изготовляют несущие деревянные конструкции, различные столярные изделия, фанеру и др. Древесина лиственницы по внешнему виду напоминает древесину сосны, но обладает большей плотностью и прочностью. Цвет ее более темный, чем у сосны. Древесина лиственницы характеризуется повышенной стойкостью против загнивания в условиях переменной влажности благодаря высокой смолистости. По физико-механическим свойствам превосходит все хвойные породы. Поэтому ее применяют для гидротехнических и подземных сооружений, в мостостроении, а также для изготовления шпал. 5. ОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ ДРЕВЕСИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Ель – распространенная хвойная порода, древесина которой отличается малой смолистостью при относительно высоких прочностных показателях. Однако при использовании в сырых местах быстро загнивает. Вследствие высокой сучковатости её трудно обрабатывать. Из ели изготавливают строительные конструкции, эксплуатируемые в сухих условиях. Древесина пихты белого цвета, по внешнему виду напоминает древесину ели. Физико-механические свойства ее древесины близки к свойствам ели, однако она еще менее стойка к загниванию. В строительстве используют для тех же целей, что и древесину ели. Кедр имеет легкую прочную и хорошо обрабатывающуюся древесину. По физическим свойствам и прочности приближается к сосне. Его применяют в столярном и мебельном производстве, для производства фанеры. 5. ОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ ДРЕВЕСИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Лиственные породы в строительстве используют значительно реже, чем хвойные. Среди многообразия лиственных пород наибольшее применение в строительстве нашли дуб, ясень, вяз, бук, береза, осина. Дуб обладает тяжелой, плотной, твердой и очень прочной древесиной желтоватого цвета с красивой текстурой; она хорошо сохраняется как на воздухе, так и под водой. Из дуба делают высококачественный паркет, фанеру, мебель. Ясень имеет тяжелую, твердую и прочную древесину, по виду и строению напоминающую древесину дуба, но более светлой окраски. По стойкости против гниения и прочности несколько уступает дубу. Применяется для изготовления мебели, отделочных материалов. Вяз – имеет плотную, твердую и прочную древесину. По физикомеханическим свойствам уступает дубу. Применяется для изготовления фанеры, мебели. Бук имеет плотную, твердую и прочную древесину белого цвета с красноватым оттенком. Бук применяют для изготовления паркета, фанеры, высококачественных столярных изделий и мебели. 5. ОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ ДРЕВЕСИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Береза – самая распространенная в наших лесах лиственная порода. Древесина ее прочная, средней твердости, но не стойкая к загниванию и недолговечная в условиях попеременного увлажнения и высушивания. Береза – основное сырье для изготовления фанеры, столярных изделий и мебели. Осина имеет мягкую и легкую древесину белого цвета с зеленоватым оттенком; во влажном состоянии она быстро загнивает. Осина легко раскалывается вдоль волокон, поэтому применяется для изготовления фанеры и тары. Ольха – имеет легкую, малостойкую против загнивания древесину. Используется для изготовления фанеры, столярных изделий. Липа – древесина легкая, не стойкая к загниванию. Имеет низкие качественные показатели как строительный материал. Применяется для изготовления мебели, фанеры. Клен – имеет плотную, тяжелую древесину. Физико-механические свойства выше, чему у дуба. Применяют как отделочный материал, для производства фанеры. При отделке внутренних помещений используют лиственные породы твёрдых и ценных пород дерева (вишни, груши, карельской берёзы, ипе, гевеи, ироко, кемпаса, красного дерева, мербау, оливы, американского ореха, падука, палисандра, платана, сапелли, тика, ярра, венге, эбенового дерева, эвкалипта, ятоба, амаранта и др.). 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ Лесоматериалами (лесным сортаментом) называют материалы из древесины, сохранившие её природную физическую структуру и химический состав. Их подразделяют на необработанные (круглые) и обработанные (пиленые, строганные, лущеные, колотые и др.). Изделия из древесины получают механической обработкой лесных материалов. Круглые лесоматериалы (очищенные от сучьев и коры отрезки стволов): Бревна строительные и пиловочные (очищенные и коры стволы): Ø (диаметр) верхнего торца ≥ 14 см, длина 4…6,5 м, торцы опилены под прямым углом к продольной оси; Оцилиндрованные бревна, обработанные на станке и имеющие одинаковый диаметр. 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ Пиломатериалы получают при продольной распиловке бревен и имеют шершавую поверхность. 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ По форме поперечного сечения различают следующие виды пиломатериалов: Брус – пиломатериал толщиной и шириной 100 мм и более (квадратный или прямоугольный); Брусок – пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной не более двойной толщины; Доска – пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины - необрезная (с неопиленными кромками), полуобрезная (с одной опиленной кромкой) и обрезная (с опиленными кромками). Максимальная ширина досок и брусьев – 250 мм; Пластины (распиловка на две половины); Четвертины (распиловка по двум взаимно-перпендикулярным диаметрам); Горбыль - боковая часть бревна, имеющая одну пропиленную, а другую непропиленную или частично пропиленную поверхность, с нормируемой толщиной и шириной тонкого конца. Для производства качественных пиломатериалов и изделий из древесины необходимо производить сушку бревен до их распиловки. 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ Оцилиндрованное бревно Пиломатериалы Бревна строительные и пиловочные 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ПОНЯТИЕ СОРТНОСТИ ПИЛОМАТЕРИАЛА По качеству древесины и обработки доски и бруски разделяют на пять сортов (отборный 1, 2, 3, 4-й), а брусья - на четыре сорта (1, 2, 3, 4-й). Сорт пиломатериала определяется, в первую очередь, видом и количеством пороков древесины и дефектов обработки. Относительная влажность пиломатериалов отборного и 1-3 сортов не может превышать 22%. Четвертый сорт не имеет ограничений по влажности. Шероховатость поверхности для отборного и 1-3 сортов должна быть меньше 1250 мкм, для четвертого сорта - не более 1600 мкм. См. ГОСТ 8486-86. Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3) 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ПОГОНАЖНЫЕ ИЗДЕЛИЯ Шпунтованная доска Вагонка Профильные изделия 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ЛЕСТНИЦ СТОЛЯРНЫЕ ПЛИТЫ ФАНЕРА Применяется как отделочный и конструктивный материал в деревянных конструкциях. Представляет собой склеенные между собой тонкие слои древесины – шпона. Чаще всего имеет нечетное число слоев. Размеры 1525×1525 мм, толщина 1,5…20 мм. Фанеру изготавливают из березы, бука, ольхи, клена, ясеня, дуба, сосны, ели, кедра, лиственницы. Отверждение полимерного клея происходит при температуре 120…160°С и давлении 1,4…2 МПа в течение 20…30 мин. Бакелизированную фанеру получают из березового шпона, пропитанного и склеенного фенолформальдегидными клеями. Такая фанера обладает повышенной водостойкостью, прочностью на растяжение 60…80 МПа 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ СТОЛЯРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ Оконные блоки Дверные блоки 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Стропила Двутавровые балки Деревянные балки Гнутоклееные балки 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Клееный брус Утепленный брус 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ОТХОДОВ ДРЕВЕСИНЫ ДСП ДВП ОСП Арболит ЦСП Фибролит 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ Древесностружечные плиты (ДСП) – изготавливают путем горячего прессования специально подготовленных древесных стружек с карбамидным или фенолформальдегидным связующим. Расход полимера 8…12%. Выпускают ДСП различной плотности – 350…1000 кг/м3. При производстве добавляют антисептики, антипирены и гидрофобизаторы. Размеры плит: длина 1800…3500 мм, ширина 1220…1750 мм, толщина 4…100 мм. Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготавливают путем прессования массы, состоящей из древесных волокон, воды, наполнителей, полимера и добавок – антисептиков, антипиренов гидрофобизаторов. Размеры плит: длина 1200…3600 мм, ширина 1000…1800 мм, толщина твердых плит 3…8 мм, изоляционных 8…25 мм. Средняя плотность изделий: изоляционные плиты < 250 кг/м3, твердые – > 950 кг/м3. Прочность 1,2…50 МПа. Применение – перегородки, подшивка потолков, мебель, настилка полов, облицовка. 6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ Цементно-стружечные плиты (ЦСП) листовой материал, изготавливаемый из древесных стружек, портландцемента и различных добавок. Обладает высокой прочностью, негорючий, водостойкий, стойкий к гниению. Применение – обшивка стен, устройство оснований пола, в качестве несъемной опалубки; Ориентированные стружечные плиты (ОСП, OSB) – многослойный лист из древесной стружки, склеенной термореактивным связующим. Высокая прочность – в 2 раза выше, чем у ДСП, водостойкость, стойкость к загниванию, легкость обработки, низкий уровень дефектов, низкая цена. Применение – обшивка стен, съемная опалубка, сплошная обрешетка для кровли, основание пола, производство SIP-панелей; Фибролит – плитный материал из древесной шерсти (стружка длиной 200…500 мм, шириной 2…5 мм и толщиной 0,3…0,5 мм) и неорганического вяжущего вещества (портландцемент + раствор CaCl2). Средняя плотность 300…500 кг/м3, теплопроводность 0,1…0,15 Вт/(м·°С), предел прочности при изгибе 0,4…1,2 МПа. Толщина плит 25, 50, 75, 100 мм. Применение – теплоизоляция ограждающих конструкций, устройство перегородок, каркасных стен. Арболит – изготавливают из портландцемента и коротковолокнистого органического сырья – опилок, стружки, щепы, сечки соломы, камыша и т.п, обработанного раствором минерализатора. Средняя плотность 400…700 кг/м3, прочность при сжатии 0,5…3,5 МПа, теплопроводность 0,08…0,12 Вт/(м·°С). 7. ГНИЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ГНИЕНИЯ Гниение древесины возможно при одновременном выполнении следующих 4-х условий: Зараженность древесины спорами дереворазрушающих грибов; Наличие кислорода (гниение есть окислительный процесс); Влажность древесины 20…50%; Температура +5…+30°С. Значительную опасность представляют дереворазрушающие грибы. Они питаются целлюлозой, разлагая ее при помощи ферментов до глюкозы: (С6Н10О5)n + nН2О → С6Н12О6. Глюкоза в теле гриба используется в процессе его жизнедеятельности и, в конце концов, превращается в углекислый газ и воду: С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О. Остается минеральная часть древесины. Процесс гниения прекращается при снижении влажности древесины до 18…20 % (сухая древесина не гниет), снижении температуры ниже 0 оС или исключении поступления кислорода. 7. ГНИЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ГНИЕНИЯ Основные способы защиты древесины от гниения: Сушка древесины (естественная – под навесами, на открытом воздухе; искусственная); Окраска древесины красками, лаками – защита от увлажнения; Пропитка антисептиками. Антисептики должны обладать высокой токсичностью по отношению к грибам, должны быть стойкими, хорошо проникать в древесины, быть безопасными для человека. Водорастворимые антисептики используют для древесины, которая будет защищена от непосредственного увлажнения (ZnCl2; NaF; Na2SiF2; (NH4)2SiF2). Водонерастворимые – масляные антисептики – антраценовое масло, сланцевое масло, каменноугольное масло и т.п. В маслах есть фенол, который убивает дереворазрушающие грибы. Окрашивают древесину в темно-бурый цвет. Применяют для глубокой пропитки деревянных элементов, находящихся в земле, в воде, на открытом воздухе. Антисептические пасты – водорастворимый антисептик + связующее + наполнитель. Такими пастами обмазывают, например, концы балок, столбов. Виды обработки антисептиками – поверхностная, пропитка под давлением, обмазка. Конструктивная защита – изоляция древесины от грунта, камня, бетона, защита от атмосферных осадков (устройство навесов, свесов) обеспечение проветривания деревянных конструкций, устройство высокого цоколя для деревянного дома и т.п. 8. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ВОЗГОРАНИЯ Конструктивная защита – соблюдение норм удаленности деревянных конструкций от источника тепла (открытого огня), защита деревянных изделий штукатуркой, асбестовыми листами; Обработка древесины антипиренами. Виды антипиренов: 1. Огнезащитные покрытия – краски, пасты, обмазки – могут скрывать текстуру древесины, ухудшая её внешний вид. В последнее время очень популярны т.н. интумесцентные (вспучивающиеся) покрытия, состоящие, главным образом, из органического связующего, газообразующего компонента и наполнителя. При действии на обработанную древесину открытого огня красочный слой вспучивается, образуя высокопористый малотеплопроводный слой, который, кроме того, закрывает доступ к древесине кислорода. 8. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ВОЗГОРАНИЯ 2. Пропиточные составы. Содержат аммонильные соли сильных кислот: (NH4)3PO4; (NH4)2SO4; NH4Cl. При нагревании эти соли легко распадаются на аммиак и сильные кислоты. Аммиак препятствует процессу горения, кислота обугливает древесину (обугленная кислотой древесина не горит). Водородный показатель pH некоторых огнезащитных пропиток составляет до 1,5. На отечественном рынке, в основном, представлены составы комплексного действия, объединяющие как огнезащитную функцию антипиренов, так и биозащитную функцию антисептиков. В зависимости от назначения объектов защиты, пропитка может быть глубокой (вымачивание, пропитка в горяче-холодных ваннах, пропитка в автоклавах) или умеренной (опрыскивание, нанесение состава кистью, валиком в 2-3 слоя). Нельзя обрабатывать мерзлую древесину. Средний срок огнезащиты 3-5 лет.
