Древесные материалы

метки: Строительный, Материал, Лесна, Древесина, Порода, Влажность, Прочность, Плотность

Древесина относится к одному из весьма распространенных строительных материалов. Древесные материалы применялись в строительстве с глубокой древности. Еще в XII-XIII вв. русскими зодчими были созданы замечательные сооружения из древесины — мосты, стеновые укрепления, великолепные по архитектурной выразительности и долговечности здания. Некоторые из них сохранились и до сих пор как памятники архитектуры. В XVIII-XIX вв. древесина оставалась одним из основных строительных материалов в России.

Основные лесные массивы произрастают в России главным образом в Сибири и на Дальнем Востоке. Это огромная общественная ценность, определяющая климатические условия в стране, сохраняющая здоровье человека.

Древесина обладает рядом положительных свойств. К достоинствам этого материала, объясняющим причины широкого использования ее в строительстве, относятся, во-первых, достаточно высокая прочность — при сжатии предел прочности составляет 35-70 МПа, при растяжении и изгибе пределы прочности, равны 80-120 МПа; во-вторых, легкость — средняя плотность древесины составляет примерно 400-600 кг/м3 (у самых распространенных пород— сосны, ели, лиственницы, дуба).

Сочетание высокой прочности и легкости обеспечивает высокий коэффициент конструктивного качества (ККК) древесины. Этот коэффициент равен отношению предела прочности при сжатии материала к его средней плотности. У древесины этот коэффициент равен 0,7 и выше, тогда как у кирпича 0,06-0,15, у стали марок 3 и 5 — от 0,5 до 1,0.

Высокие показатели ККК у пластмасс. Низкая теплопроводность (особенно поперек волокон); высокая химическая стойкость в отношении кислот и щелочей; технологичность при использовании: гвоздимость, легкая обрабатываемость, надежная склеиваемость и т. д.; красивый внешний вид дерева делают его эффективным отделочным материалом.

Но древесина обладает и некоторыми недостатками, ограничивающими области ее применения: анизотропностью, т. е. неоднородностью ее структуры и свойств в разных направлениях; повышенной гигроскопичностью. Оба эти недостатка приводят к неравномерному набуханию, короблению и растрескиванию пиломатериалов из древесины. К недостаткам относятся также загнивание в переменно-влажностных условиях; легкая возгораемость, наличие разнообразных пороков, снижающих сортность древесных материалов. Большинство этих недостатков возможно преодолевать техническими мероприятиями и созданием благоприятных условий при эксплуатации конструкций из древесины.

Свойства древесины как строительного материала

... и прочностью, устойчива к воздействию гнилостных бактерий. Обработка вяза затруднительна, но это компенсируется красивой текстурой древесины. Особенно это проявляется в комлевой части дерева. В радиальном ... коробится. Груша Древесина этого дерева плотная, тяжелая, имеет розовый цвет с линиями годовых слоев. Материал подвергается обработке режущим инструментом, имеет малый коэффициент усушки, мало ...

Виды древесных пород.

Качество древесины зависит от породы древесины. Древесные породы подразделяются на две основные группы: хвойные и лиственные. К хвойным породам, широко используемым в строительстве, относят сосну, лиственницу, ель, пихту и кедр. Лиственные породы в строительстве используют значительно реже, чем хвойные. Среди многообразия лиственных пород наибольшее применение в строительстве имеют дуб, ясень, бук, береза, осина.

Древесина хвойных пород применяется для изготовления строительных конструкций жилых, общественных, промышленных зданий, сооружений постоянного и временного назначения. Ель и пихта имеют пониженную по сравнению с сосной и лиственницей способность к загниванию.

Древесину лиственных пород (бук, береза, ольха, осина, липа и тополь) применяют для изготовления конструкций и изделий: наклонных стропил (за исключением березы) и обрешетки, доступных для осмотра и проветривания; столярных перегородок, устанавливаемых внутри зданий; внутренних дверей и фрамуг (последние – за исключением березы); внутренних дверей и фрамуг для помещений с относительной влажностью воздуха не свыше 70%; раскладок, плинтусов; галтелей; наличников; досок для чистых полов и ступеней лестниц; деревянных щитов для перекрытий и межкомнатных перегородок при условии обязательного антисептирования древесины каждого слоя.

Применение лиственных пород допускается для временных сооружений и вспомогательных устройств (опалубки, строительных лесов, креплений котлованов, оград и др.).

Сосна – широко распространенная хвойная порода. Она занимает 1/6 площади всех лесов в России и отличается хорошим качеством. Древесина сосны легко обрабатывается, и ее применяют в строительстве преимущественно в качестве конструктивного материала: балок, стоек, свай, а также для производства пиломатериалов и строительных деталей. Сосна — ядровая порода, имеющая смоляные ходы. Различают две разновидности сосны: рудовая — растет на сухих песчаных и супесчаных грунтах, имеет мелкослойную плотную древесину; мяндовая—растет в низких местах на суглинистых почвах, имеет крупные годичные слои со значительным содержанием ранней (рыхлой) древесины. Сосна имеет невысокую среднюю плотность и сравнительно высокую прочность, например предел прочности при сжатии вдоль волокон около 50 МПа.

Ель по распространенности древесных пород в России занимает второе место. Древесина ели желтовато- или розовато-белого цвета, она мягка, хорошо колется и склеивается. Эта древесина легче сосновой, но менее прочна и менее стойка против загнивания. Ель применяют в строительстве в виде бревен и пиломатериалов.

Лиственница распространена в основном на северо-востоке европейской части страны, в Сибири и на Дальнем Востоке. Запас древесины лиственницы составляет около 40 % всех запасов леса нашей страны. Лучшую древесину имеет сибирская лиственница. Внешне древесина ее похожа на сосновую, она имеет красивую текстуру (сложение), прочна и стойка. Лиственница — ядровая порода, имеющая мелкие немногочисленные смоляные ходы, обладает высокой плотностью, стойкостью против загнивания и прочностью. По физико-механическим свойствам она превосходит все хвойные породы. Широко применяется в гидротехническом строительстве и мостостроении.

Древесина и материалы из нее

... -- это так называемые табачные сучки. Для изготовления несущих деревянных конструкций используется древесина, имеющая только здоровые сросшиеся сучки. Количество и размещение сучков определяют сортность материала. Трещины могут появляться как на ...

Береза произрастает в разных полосах России, но чаще в средней и северной. Древесина березы однородна, цвет ее желтовато- или красновато-белый. Применяют березу для производства мебели, особенно широко ее используют для производства фанеры. При изготовлении столярных художественных поделок применяют так называемую карельскую березу, имеющую свилеватое строение и дающую в отделке красивую текстуру. Недостатком древесины березы является ее малая стойкость к загниванию, вследствие чего применение ее как конструктивного материала весьма ограничено. Береза — заболонная порода. Древесина имеет высокие среднюю плотность, вязкость и прочность, но низкую стойкость против загнивания. По физико-механическим свойствам береза уступает Дубу, но имеет более высокую прочность при ударном изгибе.

Дуб растет в средней и южной полосе России. Он отличается высокой твердостью и стойкостью в различных средах — на воздухе, в воде и грунте. Дуб широко применяется для частей зданий, работающих в неблагоприятных условиях. Богатая текстура дуба и разнообразие ее в различных разрезах позволяют широко использовать его в отделочных работах. Имеет высокие показатели стойкости против гниения, твердости, прочности (при сжатии вдоль волокон около 60 МПа) и вязкости, обладает способностью к загибу. Применяется в качестве отделочного материала, в конструкциях гидротехнического строительства и в мостостроении, а также для изготовления фанеры, паркета и мебели.

Осина – весьма распространенная лиственная порода в средних и северных областях. Древесина ее мягкая, белого цвета. Осину применяют для производства кровельной щепы и обшивки саун, она отличается стойкостью во влажной среде.

Липа имеет древесину белого или красновато-белого цвета, она хорошо режется, строгается и колется. Применяют липу для изготовления столярных изделий, обшивки саун.

Ясень, произрастающий в средней и южной части, весьма ценится в столярном деле. Ядро ясеня имеет бурый цвет. Древесина его прочная, она полируется и дает красивую текстуру. Ясень — ядровая порода, по текстуре напоминает дуб, но с узкими сердцевинными лучами, невидимыми простым глазом. По стойкости против гниения и прочности несколько уступает дубу. Применяется в качестве отделочного материала, при изготовлении мебели и др.

Бук растет на Кавказе и в некоторых других южных районах России. Древесина его обладает большой твердостью, хорошо окрашивается, протравливается и может имитировать более ценные породы дерева. Недостаток бука — высокое его водопоглощение и коробление. Цвет древесины белый с красными прожилками. Применяют бук в столярных и строительных работах (паркет, поручни) и для отделок.

Ценной лиственной породой для столярно-отделочных работ являются грецкий орех, произрастающий на юге, и белый орех, распространенный на Дальнем Востоке. Древесина орехового дерева хорошо полируется и дает красивую текстуру.

Другими лиственными породами, применяемыми для различных изделий, являются граб, ильм, вяз, клен и самшит. Из пород дерева, применяемых только в отделочной строительной практике, следует упомянуть красное дерево. Красное дерево (махагон) растет в тропических странах, встречается на Кавказе. Эта порода имеет ядро от красно-коричневого до буровато-красного цвета. Древесина мало коробится и не растрескивается, хорошо полируется. Древесина этой породы плотная, красновато-коричневая с фиолетовым отливом, с четко выраженными черными прожилками.

Свойства древесины

... оказывает меньшее влияние на свойства древесины. При испытаниях с целью определения показателей физико-механических свойств древесины её кондиционируют, приводя к нормализованной влажности. Если нет особых ... из конденсата которых получают фурфурол. Он применяется в производстве пластмасс, синтетических волокон (нейлона), смол, изготовления медицинских препаратов (фурацилина и др.), красителей ...

Основные свойства древесины.

В древесине всегда содержится некоторое количество влаги. Вода в древесине может находиться в свободном и физически связанном состоянии. Свободная вода — капиллярная, заполняет полости клеток и сосудов, а также межклеточное пространство. Гигроскопическая вода (связанная) находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде гидратных оболочек, увеличивая и раздвигая клетки, что приводит к увеличению объема древесины. Влажность древесины, при которой стенки клеток насыщены водой, а полости и межклеточные пространства свободны от воды, называется пределом гигроскопической влажности.

Влажность выражают в процентах по отношению к массе сухой древесины. При длительном нахождении влажной древесины на воздухе с постоянной относительной влажностью и постоянной температурой она постепенно достигает равновесной влажности. Свежесрубленное дерево имеет влажность примерно 35 %. Равновесная влажность комнатно-сухой древесины составляет не более 13%. Влажность, которую приобретает древесина в процессе длительного нахождения на воздухе с постоянной относительной влажностью и температурой, называется равновесной влажностью. Таким образом, зная температуру и влажность воздуха, по заранее разработанной номограмме можно определить влажность древесины, находящейся в помещении.

Древесина обладает способностью не только терять влагу, но и поглощать ее из воздуха. Это свойство называется гигроскопичностью, свободная влага, заполняющая полости клеток, на размерах древесины не отражается. Усушка древесины происходит за счет удаления связанной влаги из стенок клеток, т. е. если влажность древесины становится меньше предела гигроскопичности, то усушка достигает максимального значения при полном удалении влаги, содержащейся в клеточных стенках, а при увеличении влажности древесины происходит ее разбухание. Первый процесс сопровождается уменьшением объема, второй — его увеличением. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в различных направлениях неодинаково. Вдоль оси ствола (вдоль волокон) максимальная линейная усушка сравнительно невелика — около 0,1 % (1 мм на 1 м), в радиальном направлении — 3 — 6% (3 — 6 см на 1 м), а в тангенциальном — 6- 12 % (6- 12 см на 1 м).

При высушивании древесины от предела гигроскопичности до воздушно-сухого состояния (соответствующего 15 — 18 % влажности) усушка составит примерно половину своего максимального значения. При высушивании до комнатно-сухого состояния (т.е. влажности 8- 10%) усушка составит 3/4 максимальной.

Усушка и разбухание древесины вызывают коробление и растрескивание лесных материалов. Широкие доски коробятся больше, чем узкие, поэтому для настилки пола и столярных изделий применяют доски шириной 10-12 см.

Для предотвращения коробления и растрескивания деревянных изделий используют древесину с той равновесной влажностью, которая будет в условиях эксплуатации. Например, для столярных изделий влажность древесины не должна превышать 10 %, а для наружных конструкций — 18 %. Чтобы защищать древесину от последующего увлажнения, ее покрывают красками, лаком, эмалями. Для уменьшения растрескивания торцов деревянных изделий в результате усушки их обмазывают смесью из извести, соли и клея или другими составами.

Древесина как конструкционный материал

... к классу легких конструкционных материалов. Ее плотность зависит от относительного объема пор и содержания в них влаги. Стандартная плотность древесины должна определяться при влажности 12%. Свежерубленая древесина имеет плотность ...

Истинная плотность древесины для всех пород в среднем равна 1540 кг/м ³ . Она изменяется незначительно, поскольку в составе оболочек клеток у всех пород находится в основном одно и то же вещество — целлюлоза.

Средняя плотность древесины колеблется в широких пределах и зависит от условий роста, влажности и древесной породы (450 — 900 кг/м ³ ).

Свежесрубленная древесина в 1,25 раза тяжелее воздушно-сухой. Показатели свойств (плотность, прочность), полученные при испытании древесины различной влажности, для возможности сопоставления приводят к стандартной влажности, равной 12%.

Прочность древесины, или ее способность сопротивляться внешним механическим воздействиям, довольно высока: по прочности при растяжении вдоль волокон ее можно сравнить со сталью. Прочность древесины определяют на лабораторных образцах без пороков. Прочность при сжатии определяют вдоль и поперек волокон. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон в 4 -6 раз больше, чем прочность поперек волокон. Например, предел прочности при сжатии образцов воздушно-сухой сосны вдоль волокон — около 100 МПа, а поперек — только 20 — 25 МПа.