ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

3.1. Строение и состав древесины

Древесина давно нашла широкое применение в строительстве за счет сочетания хороших строительных свойств: относительно низкой средней плотности (до 180 кг/м3 ); прочности, достаточной для возведения высоких и массивных конструкций, малого коэффициента теплопроводности; при правильной эксплуатации, достаточной долговечности в совокупности с легкой обрабатываемостью инструментом. При этом для древесины характерны недостатки, присущие природному материалу: неоднородность строения, низкая био- и огнестойкость, как высокопористый материал способна поглощать и отдавать влагу с изменением своих размеров, формы и прочности.

Наиболее пригодны для строительства хвойные породы, к которым относят сосну, ель, лиственницу и кедр [66; с.61].

Основные части древесины: Основные части древесины: кора, луб, камбий, древесина, сердцевина (Рис. 3.1).

Древесина – внутренняя часть ствола дерева, лежащая под корой и почти на 99 % состоящая из органических веществ, в состав которых входят углерод (49-50%), кислород (43-44%), водород (6%), азот (0,1-0,5%) и минеральные соединения, поступающие через корневую систему.

Рис. 3.1. Строение древесины

Сердцевина совместно с древесной тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность.

Луб проводит питательные вещества, от кроны в ствол и корни.

Камбий – тонкий кольцевой слой живых клеток.

Формы, применяемые для изготовления сборных железобетонных изделий, могут быть:

Заболонь – часть более молодой древесины ствола ближе к коре, в которой еще имеются живые клетки, обеспечивающие перемещение питательных веществ от корней к кроне.

Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка или кожица и пробковая ткань защищают дерево от вредных влияний среды и механических повреждений.

Породы, у которых ядро отличается от заболони более темной окраской и меньшей влажностью, называют ядровыми (сосна, лиственница, дуб, кедр и др.). Породы, у которых центральная часть ствола отличается от заболони только меньшей влажностью, называют спелодревесными (ель, пихта, бук, липа и др.).

3.2. Свойства древесины

Различают физические и механические свойства древесины.

К физическим свойствам древесины относят: цвет, блеск, текстуру, макроструктуру, запах, влажность, усушку, внутренние напряжения, разбухание, растрескивание, коробление, плотность, звуко – , электро – и теплопроводность. Цвет, блеск, текстура и макроструктура определяют внешний вид древесины.

Текстура древесины – естественный рисунок на ее поверхности, образующийся при распиливании древесины.

Блеск – это способность древесины направленно отражать световой поток.

Плотность – характеризуется отношением массы к объему и выражается в кг/м3 или г/см3. Истинная плотность в пределах 1530-1550 кг/м3, средняя плотность – 150-700 кг/м3.

Теплопроводность – свойство древесины пропускать тепло от корней до кроны. На качество теплопроводности влияют такие факторы:

– температура воздуха;

– внутренняя влажность;

– насыщенность;

– количество теплоты.

Пористость обусловлена наличием в структуре древесины полостей клеток, межклеточных пространств и участков клеточных стенок, пронизанных мельчайшими отверстиями. Колеблется в пределах: от 46-81% у хвойных пород, 32-80% – у лиственных.

Влажность – это процентное соотношение количества влаги в определённом объёме древесного материала к такому же объёму совершенно сухого материала. Свойства по влажности у каждой породы индивидуальные.

Таблица 3.1. Влажность свежесрубленной древесины

Усушка – уменьшение линейных размеров и объема древесины при устранении влаги. Полная усушка, для дальнейшей обработки древесного материала должна быть в диапазоне от 11 до 17 %. Процент усушки обязательно учитывается при изготовлении пиломатериалов.

Коробление – – это изменение формы при высушивании, складировании и опиловке. В основном, коробление возникает из-за разной величины усушки и структурных направлениях (Рис. 3.2).

Разбухание – это свойство прибавления размеров при увеличении влаги. Разбухание протекает до особого предела поглощаемости влаги.

Рис.3.2. Коробление древесины

Интересно знать: Физические свойства древесины

К механическим свойствам древесины относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость.

Прочность – сопротивление древесных материалов к разрушению под воздействием механических нагрузок.

Твердость – это свойство зависит от сопротивления древесного материала к проникновению твердых тел. Чем тверже древесина, тем сложнее она поддаётся обработке.

Интересно знать: Механические свойства древесины

3.3. Пороки и дефекты древесины

Пороки древесины – это дефекты, образовавшиеся во время роста дерева, разделяют на несколько групп:

– пороки формы ствола (сбежистость, закомелистость, кривизна ствола) (Рис. 3.3);

– пороки строения древесины (косослой, крень, свилеватость) (Рис.3.4);

– сучки;

– трещины (могут возникать как в результате усушки, так и при жизни дерева) (Рис.3.5);

– химические окраски и грибковые поражения [66; с.64].

Сучок – это основания живых или отмерших ветвей, заключенные в древесине ствола.

Трещина – это разрыв древесины вдоль волокон.

Рис. 3.3. Пороки формы ствола

Пороки строения древесины: наклон волокон, свилеватость, завиток, крень, ложное ядро, внутренняя заболонь, прорость, сердцевина смешанная и двойная.

Рис. 3.4. Пороки строения древесины по расположению волокон: а – сучки, б – косослой, в – свилеватость, г – двойная сердцевина.

Рис. 3.5. Пороки древесины: а – ложное ядро, б – трещины.

Биологические повреждения вызываются простейшими растительными организмами – грибами, которые развиваются из спор, заносимых в древесину ветром, водой, насекомыми и т.д. К грибным поражениям относят грибные ядровые пятна (полосы), заболонные грибные окраски, побурение, плесень, гниль, дупло.

3.4. Защита древесины от гниения и возгорания

Разрушение древесины вследствие жизнедеятельности грибов называется гниением. Наиболее благоприятными условиями для развития биологических поражений древесины являются положительная температура от +1 до +40 С, повышенная влажность – 18-100%, неподвижный сырой воздух влажностью 80-95%, затенение (отсутствие воздействия ультрафиолетовых лучей), кислотность среды – рН = 3-5 и попеременная влажность и температура.

Для защиты древесины от гниения применяют:

– кратковременную стерилизацию сырых лиственных материалов,

– охлаждение (замораживание) их для сезонной стерилизации,

– сушку и увлажнение, наружное антисептирование, глубокое консервирование.

Огнезащитная эффективность характеризует способность огнезащитного состава синить горючесть. Выражается в потере массы защищенного образца древесины в стандартных условиях испытания.

Основными видами огнезащитной обработки древесины являются:

– поверхностная пропитка антиперенами (веществами, снижающими горючесть древесины);

– глубокая пропитка в автоклавах;

– нанесение защитных покрытий;

– нанесение защитных вспучивающихся покрытий (краски, лаки).

3.5. Полуфабрикаты, изделия и композиционные материалы из древесины

Композиционные древесные материалы можно разделить на две подгруппы: клееная древесина и материалы на основе измельченной древесины. Отдельно рассматривается массивная древесина с модифицированными свойствами.

Шпон представляет собой тонкие слои (срезы) натуральной древесины толщиной не более 7мм. Он является полуфабрикатом для ламинирования и изготовления древесно-слоистых клееных материалов. Различают строганый, лущеный и пиленый шпон.

Фанера состоит из плотно склеенных между собой по толщине трех и более листов лущеного шпона с взаимно перпендикулярным расположением волокон древесины в смежных слоях. Чем больше слоёв, тем прочнее фанера.

Древесно-стружечные плиты (ДСП) получают методом плоского или экструзивного горячего прессования отходов древесины (стружек, опилок, деревянной щепки) с полимерной клеящей системой, состоящей из формальдегидных, меламиноформальдегидных смол и небольшого количества специальных добавок – гидрофобизирующих, антисептических и др.

Плиты OSB изготавливают из стружек определенной формы и толщины, спрессованных при высоких давлении и температуре на конвейерном прессе с использованием водостойких смол.

Древесно-волокнистые плиты (ДВП) получают путем горячего прессования древесно-целлюлозных волокон, воды, наполнителей и синтетических полимеров со специальными добавками.

Модифицированная древесина – это цельная древесина с направленно измененными свойствами путем воздействия на нее химических, биологических и физических агентов с целью расширения сфер ее применения.

БЛОК САМОКОНТРОЛЯ

Для повторения и закрепления теоретического материала дайте ответ на следующие вопросы:

1. Какими строительными свойствами обладает древесина?
2. Какие недостатки характерны для древесины?
3. Какие древесные породы наиболее пригодны для строительства?
4. Перечислите основные части древесины.
5. Какие свойства древесины относят к физическим?
6. Какие из физических свойств древесины учитываются при изготовлении строительных материалов и изделий?
7. Перечислите механические свойства древесины.
8. Чем прочность древесины отличается от её твёрдости?
9. Чем вызваны пороки в строении древесины?
10. Назовите основные дефекты формы ствола.
11. Какие пороки могут возникать в строении древесины?
12. В результате какого физического воздействия образуются трещины в строении древесины?
13. Перечислите возможные дефекты в строении древесины.
14. Чем вызваны биологические повреждения древесины?
15. Назовите причины загнивания древесины.
16. Как защитить древесину от гниения и возгорания?
17. Какие древесные материалы называются композиционными?
18. Из чего получают шпон?
19. Из чего состоит фанера?
20. Каким методом производят древесно-стружечные плиты?
21. Из какого древесного материала изготавливают плиты OSB?
22. Что приводит к износу опалубочных щитов?
23. Что входит в состав древесно-волокнистых плит (ДВП)?