Деревина та деревні матеріали
Повне уявлення про будову деревини дають три розрізу ствола- поперечний і два поздовжніх (ради-ний і тангенціальний) У поперечному перерізі стовбура видно, що вся деревина розмежована кон-центрическими шарами, оточуючими серцевину, - це річні кільця, що представляють собою щорічний при-ріст клітин деревини. Ширина годіч-них верств залежить від віку, породи, умов зростання і положення в стовбурі. Також можна помітити, що вся маса деревини складається з. двох частин: зовнішньої, більш світлої, званої заболонню, і внутрішньої, більш темною, званої ядром. Серцевина тонкостінні від-Мерш клітини пухкої первинної тка-ні, навколо яких утворюються годіч-ні кільця, має вигляд круглого стерж-ня діаметром 2. 5 мм. Серцевина має малу міцністю і легко загниває.
Якість лісоматеріалу, отримує-мого з деревних стовбурів, залежить від однорідності будови деревини. Від цього ж залежать і фізико-механічні-етичні властивості деревини.
У процесі росту дерева на Незнач-яких його ділянках однорідність ладі-ня виявляється порушеною. У таких місцях зароджуються пороки дереві-Сіни, до яких відносяться Сучкова тости, свилеватость, косослой, смоли-ні ходи (серніци) і тріщини. Крім того, виникають місця ураження дере-весіни біоразрушітелей.
Схема будови деревини: / - кора; 2 луб; 3 - річні кільця; 4 сердцево-ну; 5 серцевинні промені; 6 - серніци
Суки - зарослі залишки відмер-ших гілок дерева. Обходячи сучок, по-локня деревини викривляються і від-клоняются від поздовжнього направле-ня. Наявність сучків значно сни-жает міцність деревини, особливо при розтягуванні і вигині. Сучки явля-ються допустимими, але строго контро-ліруемимі пороками. Тріщини перед- являють собою розриви деревини уздовж волокон, можуть утворюватися як на зростаючому, так і на зрубаний-ном дереві і мають різні при-чини освіти. Свілеватость - хвилясте і безладне відхилення волокон деревини від поздовжньої осі стовбура. Косослой - Гвинтоподібне від-лень волркон деревини від пря-мого напрямку стовбура. Косослой практичного впливу на міцність круглих лісоматеріалів не надаючи-ет, але сильно знижує міцність пиломатеріалів внаслідок перерізи-вання волокон деревини при поздовж-ної розпилюванні колод.
Біоруйнування деревини відбувається із-дит в результаті діяльності дереворуйнівних грибів і микроорганиз-мов (гниття) і діяльності насеко-мих (руйнування). Для життєдіяльності-ності грибів і мікроорганізмів необхідні волога і кисень. Тому гниття деревини може відбуватися тільки при вологості деревини 20. 30% і при температурі від 2 до 40 ° С, але суперечки багатьох грибів можуть тривалий час переносити і суша і низькі температури. Будинкові гриби вражають не тільки дерев'яні кон-струкції, а й деревоволокнисті і деревостружкові плити, комишит і ін. Способи запобігання гниття мають на меті створення умов, несприятливих для дереворуйнівних грибів. Радикальний шлях боротьби з гниттям деревини - хімічний, т. Е. Введення в деревину Антисепт-ков - речовин, отруйних для грибів, але нешкідливих для людей і тварин. Руйнівниками деревини є комахи: жуки, рогохвости, терміти і морські деревоточці, що харчуються тка-нями дерева. Від цих руйнівників деревину захищають в основному хі-мическими способами - введенням в деревину інсектицидів.
Фізичні властивості древесіни.Плотность деревини коливається в ши-рокіх межах і залежить від її породи і вологості.
Щільність (кг / м 3) найбільш рас-рення порід деревини в воз-душно-сухому стані: сосна, ялина, ялиця, кедр - 500; модрина - 650; дуб, бук, граб - 700. Зі збільшенням вологості щільність деревини воз-розтане.
Вологість деревини, т. Е. Маса со-що тримається в ній води по відношенню до маси сухої деревини, дуже сильно впливає на її фізико-механічні властивості. При зміні гігроскопи-чеський вологості деревини від нуля до межі насичення волокон (30%), або навпаки, відбувається або збіль-чення її розмірів (розбухання), або зменшення її розмірів (усушка). Внаслідок неоднорідності будови деревини її усушка і розбухання в різних напрямах різні. Усушка вздовж волокон деревини, так мала (
0,1%), що нею нехтують, в радіальному напрямку вона склад-ляет 3. 6%, а в тангенціальному -6. 12%. Наслідком різниці ступеня усушки деревини в тангенціальному і радіальному напрямках і нерівномірно-мірності висихання є появле-ня значних внутрішніх напря-жений в деревині, що призводять до ко-робленію і розтріскування Пілом-ріалів і колод. Викривлення дереві-Сіни буває поздовжнім і поперечним. Зміна гігроскопічної вологи від Про до 30% істотно впливає на міцність і жорсткість деревини. Коефіцієнт лінійного розширення деревини уздовж волокон а = (3,4. 3,7) 10
6 в 7. 10 разів менше, ніж поперек волокон, і в 2. 3 рази менше, ніж у сталі. Тому дерев'яні конструк-ції практично не схильні до напря-жениям, що виникають при зміні температури навколишнього середовища; їх не поділяють на температурні відсіки.
Хімічна стійкість деревини. У порівнянні з металом і залізо-бетоном деревина більш стійка до хімічних впливів і тому ре-Коменди до застосування в будівлях і спорудах з хімічно агресивних-ної середовищем.
Механічні властивості деревини. За своєю будовою деревина є-ється анізотропним матеріалом, її ме-ханических властивості різні в раз-особистих напрямах і залежать від кута між напрямком зусилля і напрямком волокон. При збігу на-правлінь чинного зусилля і по-локон міцність деревини максі-мінімальний, при дії зусилля під уг-лом 90 ° - мінімальна; при інших кутах займає проміжне поло-ження. Для розрахунку елементів дере-вянних конструкцій необхідно знати показники міцності деревини при різних видах напруженого со-стояння (розтягу, стиску, вигині, сколюванні, смятии, перерізанні волокон). Особливістю деревини яв-ляется повзучість, т. Е. Зростання деформує-цій протягом тривалого часу пос-ле прикладання навантаження. Прикладом прояву повзучості є прове-сание балок і ферм при тривалій експлуатації. Якщо ряд зразків деревини завантажити різної по ве-личині навантаженням, то їх руйнування відбудеться в різний час - чим біль-ше навантаження, тим скоріше руйнується зразок, а частина зразків ніколи не зруйнується. Ці випробування ви-являють тривалу міцність дереві-Сіни, тоді як в стандартних досл-таніях чистих зразків встановлюють межу її міцності (тимчасовий опору-тивление). Розрахункові опори сосни, ялини та модрини наведені в додатку 7.
При розрахунку модуль пружності деревини уздовж волокон незалежно від породи деревини приймається рівним Е = 10000 МПа. Пружні властивості деревини при направленні зусилля по-перек волокон приблизно в 20. 25 раз менше. Пружні властивості фанери за-висять від напрямку волокон зовніш-них шпон щодо дію-ного зусилля. Наприклад, пружні ха-рактеристики будівельної фанери (марки ФСФ) складають: модуль уп-ругості Е = 9000 МП а; Е45 = 2500МПа; модуль зсуву (G = 750 МПа; G45 = = 300 МПа.
Сортамент лісоматеріалів. Лісом-теріали ділять на круглі і пилені. Круглий лісоматеріал - це нарізаний-ні певної довжини, очищені від сучків і кори дерев (колоди), які використовують в основ-ному при будівельних виготовленні дерев'яних конструкцій в круглому вигляді або в якості сировини для напів-чення пиломатеріалів. Колоди мають такі стандартні розміри:
Довжина колод від 3,5 до 6,5 м з гра-даціей через 0,5 м. Колоди мають ес-тественного усічено конічну фор-му. Зміна товщини колод по довжині називається стоком, який при-приймаються в середньому 0,8 см на 1 м довжини колоди. Товщина колод визначається діаметром його тонкого кінця.
Пиломатеріали отримують шляхом поздовжнього розпилювання колод на ле-сопільних рамах або круглопилкових верстатах. Колоди розпилюють на плас-тини, четвертини, лежня, бруси, брус-ки або дошки. Бруси і дошки бувають обрізів - з усіма пропілену крайками і необрізними, у яких крайки не пропилен.
Пиломатеріал, у якого ставлення-ня ширини до висоти b / h≤2, можна розділити на: бруси (h = 130. 250 мм; b = 130. 230 мм) і бруски (h = 100..160 мм; b = 30 . 100 мм). Пілом-теріал, у якого відношення ширини до товщині b / t> 2, називають дошками. Дошки бувають тонкі - t = 16. 32 мм і товсті t = 40. 100 мм.
Рекомендований сортамент хвойних пиломатеріалів дерев'яних конструк-цій: товщина - 25, 32, 40, 44, 50. 60, 75, 100, 125, 150, 175, 200 мм, ширина-75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275 мм (останній розмір не рекомен-дується для товщини більш 125 мм). Довжина пиломатеріалу - до 6,5 м.
Деревні матеріали. В будівельник-них конструкціях використовують не толь-ко деревину в природному вигляді, але і ряд виготовлених з неї мате-ріалів: наприклад, будівельну фане-ру, деревно-стружкові і деревно-волокнисті плити.
Будівельна фанера - конструк-тивний, багатошаровий матеріал за-водської виготовлення. Вона складається, як правило, з непарної кількості склеєних між собою тонких листів деревини (деревного шпону). Волок-на деревини в суміжних, сопріка-сающіхся шпону спрямовані пер-пендікулярно один одному таким обра-зом, що в листах фанери напрямок волокон в лицьових (зовнішніх) шарах одне і те ж. Довжина листів фанери вимірюється - вздовж напрямку воло-кон лицьових шпон. Фанера разли-чає за кількістю шарів, товщині, сорту і породі деревини. У будівельних конструкціях застосовують в основному фанеру з березового шпону і в мен-шем обсязі - з шпону Листвен-ниці.
У порівнянні з цільної деревини визна-ний основними перевагами фанери є більш рівномірна міцність вздовж і поперек листа, біль-шиї опір розтріскування і листова форма, що є глав-ним перевагою фанери. Перпенд-кулярной розташування шпон в фа-нерішучість знижує усушку і розбухання при зміні вологості, а також зменшує анізотропію властивостей в площині листа. Вплив вад дере-весіни на міцність фанери значи-тельно, нижче, ніж у природної дере-весіни.
Як конструктивний матеріал фа-нера застосовується підвищеної водо-стійкості, що отримується склеюванням шпон водостійкими синтетичними клеями типу фенолформальдегідних. Фанера випускається товщиною від 1,5 до 15 мм, довжиною 2240, 2135, 1830, 1525 (основ-ная довжина) і 1220 мм, шириною 1525, 1220 і 725 мм. Найбільше застосування знаходить фанера товщиною 8. 12 мм. Для невеликих відповідальних кон-структивно будівельних деталей мо-же застосовуватися бакелізірованная фа-нера. Бакелізірованная фанера изго-товляется з тонкого березового шпону, просоченого і клеєного фенолфор-мальдегідним клеєм. Вона має таку саму будову, як і будівельна, але має підвищену водостбйкостью і міцністю (в 2. 3 рази вище будів-котельної). Листи бакелізірованной фа-нери випускаються товщиною 5. 18 мм, довжиною 1550. 7700 мм і шириною 1200. 1500 мм.
Деревно-стружкові плити - лисиць-товой деревний матеріал, який отримують шляхом гарячого пресування древ-них стружок, просочених термореак-тивними смолами (фенолформальдегідних-гіднимі, мочевіноформальдегидних і ін.); витрата смол складає 8.
12% по масі. Плити, що мають пліт-ність 650. 1000 кг / м 3. застосовують як конструкційний і обробний мате-ріал. Розмір плит: довжина 1800. 3500 мм, ширина 1220. 1750 мм, товщі-на 4. 32 мм.
Деревно-волокнисті плити - листовий матеріал, виготовлений пу-тем гарячого пресування волокнистої маси, що складається з спеціально об-працює деревних волокон, напол нітелей, синтетичного термореак-тивного пов'язує і добавок (анти-септиків, антипіренів і ін.). У строї-них конструкціях застосовуються тверді й надтверді деревоволокнисті плити. Тверді плити мають щільність не менше 850 кг / м 3 і міцність при розтягуванні близько 20 МПа, а надтверді плити мають щільність 950 кг / м 3 і міцність не менше 25 МПа. Деревоволокнисті плити випускаються товщиною 3. 8 мм, котрі три-ної 1200. 3600 мм, шириною 1000 1800 мм.