Властивості деревини як конструкційного матеріалу. Види і властивості будівельної фанери.

10.09.2015

Зміст матеріалу

Наша країна є першою в світі за кількістю лісових площ, які займають майже половину території Росії — приблизно 12,3 млн. км 2. Основна частина лісів Росії, близько 3/4, розташована в районах Сибіру, Далекого Сходу, в північних областях європейської частини країни. Переважаючими породами є хвойні: 37% лісів займає модрина, 19% — сосна, 20% — ялина і ялиця, 8% — кедр. Листяні породи займають близько ? площі наших лісів. Найбільш поширеною породою є береза, що займає близько 1/6 загальної площі лісів.

Запаси деревини в наших лісах становлять близько 80 млрд. м 3. Щорічно заготовляється близько 280 млн. м 3. ділової деревини, тобто придатною для виготовлення конструкцій і виробів. Однак, це кількість далеко не вичерпує природного річного приросту деревини у віддалених районах Сибіру і Далекого Сходу.

Заготовлений ліс у вигляді відрізків стовбурів стандартної довжини доставляється автомобільним, залізничним і водним транспортом або шляхом сплаву по річках і озерах на деревообробні підприємства. Там з нього виготовляють пилені матеріали, фанеру, деревні плити, конструкції та будівельні деталі. При лісозаготівлі та обробці деревини утворюється велика кількість відходів, ефективне використання яких має велике народно-господарське значення. Виготовлення з відходів деревини ізоляційних деревоволокнистих і деревостружкових плит, які широко застосовуються у будівництві, дозволяє економити велику кількість ділової деревини.

Хвойну деревину використовують для виготовлення основних елементів дерев’яних конструкцій та будівельних деталей. Прямі високі стовбури хвойних дерев з невеликою кількістю сучків дозволяють отримувати прямолінійні пиломатеріали з обмеженою кількістю вад. Хвойна деревина містить смоли, завдяки чому вона краще чинить опір зволоженню і загнивання, ніж листя.

Листяна деревина більшості порід є менш прямолінійною, має більше сучків і більш схильна до загнивання, ніж хвойна. Вона майже не застосовується для виготовлення основних елементів дерев’яних будівельних конструкцій.

Дубова деревина виділяється серед листяних порід підвищеною міцністю і стійкістю до загнивання. Однак, зважаючи на дефіцитність і високу вартість вона використовується тільки для невеликих з’єднувальних деталей.

Березова деревина так само відноситься до твердих листяних порід. Її використовують, головним чином, для виготовлення будівельної фанери. Потребує захисту від загнивання.

Будова деревини

Властивості деревини як конструкційного матеріалу. Види і властивості будівельної фанери.
В результаті рослинного походження деревина має трубчастий шарувато-волокнисту будову. Основну масу деревини становлять деревні волокна, розташовані вздовж стовбура. Вони складаються з подовжених пустотілих оболонок відмерлих клітин (трахеидов, довжиною близько 3 мм) органічних речовин (целюлози і легніна).

Деревні волокна розташовуються концентричними шарами навколо осі стовбура, які називаються річними шарами, т. до. кожен шар наростає протягом року. Вони добре помітні у вигляді ряду кілець на поперечних розрізах стовбура, особливо хвойних дерев. За їх кількістю можна визначити вік дерева.

Кожен річний шар складається з двох частин. Внутрішній шар (більш широкий і світлий) складається з м’якої ранньої деревини, що утворюється навесні, коли дерево росте швидко. Клітини ранньої деревини мають більш тонкі стінки і широкі порожнини. Клітини пізньої деревини мають товсті стінки і вузькі порожнини. Міцність і щільність деревини залежить від відносного вмісту в ній пізньої деревини.

Середня частина стовбурів деревини хвойних порід має більш темний колір, містить більше смоли і називається ядро. Потім йде заболонь і, нарешті, кора.

Крім того, в деревині є горизонтальні серцевинні промені, м’яка серцевина, смоляні ходи, сучки.

Сортамент, пороки і якість деревини

Лісоматеріали, одержувані будівництвом, поділяють на круглі та пиляні .

Властивості деревини як конструкційного матеріалу. Види і властивості будівельної фанери.
Круглі лісоматеріали. звані також колодами, являють собою частини деревних стовбурів з гладко опиленными кінцями – торцями. Колоди мають природну усечено-конічну форму. Зменшення їх товщини по довжині називається стоком. У середньому стік становить 0,8 см на 1 м довжини (для модрини 1 см на 1 м довжини колоди. Середні колоди мають товщину від 14 до 24 см великі – до 26 див. Колоди товщиною 13 см. і менше використовують для тимчасових будівельних споруд.

Пиломатеріали одержують в результаті поздовжнього розпилювання колод на лісопильних рамах або круглопилкових верстатах. Вони мають прямокутне або квадратне розтин. Більш широкі боку пиломатеріалів називають пластами, а вузькі – кромками. Пиломатеріали мають стандартну довжину 1 – 6,5 м. з градацією через кожні 0,25 м. Ширина пиломатеріалів коливається від 75 до 275 мм, товщина – від 16 до 250 мм

Якість лісоматеріалів визначається, в основному, ступенем однорідності будови деревини, від якої залежить її міцність. Ступінь однорідності деревини визначається розмірами і кількістю ділянок, де однорідність її будови порушена і знижена міцність. Такі ділянки називають пороками.

Основними недопустимими вадами деревини є: гниль, червоточини і тріщини в зонах сколювання в з’єднаннях.

Найбільш поширеними і неминучими пороками деревини є сучки – зарослі залишки колишніх гілок дерева. Сучки є допустимими з обмеженнями вадами.

Нахил волокон (косослой) відносно осі елемента так само є припустимим з обмеженням вадою. Він утворюється в результаті природного гвинтоподібного розташування волокон у стовбурі, а так само при розпилюванні колод в результаті їх збігу.

Тріщини, що виникають при висиханні деревини, теж відносяться до числа обмежено допустимих вад.

До вад ставляться так само м’яка серцевина, випадаючі сучки і інші, менш поширені порушення однорідність будови деревини.

Якість лісоматеріалів визначається сортом (добірна, I, II, III, IV), що встановлюються в залежності від виду, величини, розташування і кількості пороків. Деревина для несучих елементів дерев’яних конструкцій повинна задовольняти вимогам I, II і III сортів.

Властивості деревини як конструкційного матеріалу. Види і властивості будівельної фанери.
Деревина I сорту використовується в найбільш відповідальних напружених розтягнутих елементах. Це окремі стержні розтягнуті і дошки розтягнутих зон клеєних балок висотою перерізу понад 50 см

Косослой ? 7%.

Сумарний діаметр сучків на довжині 20 см d ? 1/4 b .

Деревина II сорту використовується в стиснутих і згинальних елементах. Це окремі стислі стрижні, дошки крайніх зон клеєних балок висотою менше 50 див.; крайньої дошки стиснутої зони і розтягнутої зони, розташованої вище дощок 1-го сорту в клеєних балках висотою понад 50 див. дошки крайніх зон робочих клеєних стислих, згинальних і стисло — зігнутих стрижнів.

Косослой ?10%.

Сумарний діаметр сучків на довжині 20 см d ? 1/3 b .

Деревина III сорту використовується в менш напружених середніх клеєних стислих, згинальних і стиснуто-згинальних елементів, а також мало відповідальних елементах настилів і обрешітки.

Косослой ?12%.

Сумарний діаметр сучків на довжині 20 см d ? 1/2 b .

Фізичні властивості

Щільність. Деревина відноситься до класу легких конструкційних матеріалів. Її щільність залежить від відносного об’єму пор і вмісту в них вологи. Стандартна щільність деревини повинна визначатися при вологості 12%. Свежерубленая деревина має щільність 850 кг/м 3. Розрахункова щільність деревини хвойних порід у складі конструкцій в приміщеннях зі стандартною вологістю повітря 12% приймають рівної 500 кг/м 3. у приміщенні з вологістю повітря не більше 75% і на відкритому повітрі – 600 кг/м 3 .

Температурне розширення. Лінійне розширення при нагріванні, що характеризується коефіцієнтом лінійного розширення, в деревині різному вздовж і під кутами до волокон. Коефіцієнт лінійного розширення ? уздовж волокон становить (3 ? 5) • 10 -6. що дозволяє будувати дерев’яні будівлі без температурних швів. Поперек волокон деревини менший цей коефіцієнт у 7 – 10 разів.

Теплопровідність деревини завдяки її трубчастого будовою дуже мала, особливо поперек волокон. Коефіцієнт теплопровідності сухої деревини поперек волокон ? ? 0,14 Вт/м•?С. Брус товщиною 15 см еквівалентний по теплопровідності цегляній стіні товщиною в 2,5 цегли (51 см) волі, а так само також при розпилюванні колод в результаті їх збігу.

ластями, опильных верстатах. — торцями.ниванию, ніж хвой .

Теплоємність деревини значна, коефіцієнт теплоємності сухої деревини становить С = 1,6 КДЖ/кг•?С.

Ще одним цінним властивістю деревини є її стійкість до багатьох хімічних і біологічних агресивним середовище. Вона є хімічно більш стійким матеріалом, ніж метал і залізобетон. При звичайній температурі плавикова, фосфорна і соляна (низької концентрації) кислоти не руйнують деревину. Більшість органічних кислот при звичайній температурі не послаблюють деревину, тому вона часто використовується для конструкцій в умовах хімічно агресивних середовищ.

Механічні властивості деревини

Міцність. Деревина відноситься до матеріалів середньої міцності, однак, її відносна міцність з урахуванням малої щільності дозволяє порівнювати її зі сталлю.

Деревина є анізотропним матеріалом, тому її міцність залежить від напрямку дії зусиль по відношенню до волокон. При дії зусиль вздовж волокон, оболонки клітин працюють у найбільш сприятливих умовах і деревина показує найбільшу міцність.

Середній межа міцності деревини сосни без вад вздовж волокон становить:

При розтягуванні – 100 МПа.

При вигині – 80 МПа.

При стисненні – 44 МПа.

При розтягуванні, стисненні та сколюванні впоперек волокон ця величина не перевищує 6,5 МПа. Наявність вад значно (

на30%) знижує міцність деревини при стиску і вигині, а особливо (

на 70%) при розтягуванні. Тривалість дії навантаження суттєво впливає на міцність деревини. При необмежено тривалому навантаженні її міцність характеризується границею тривалого опору, який становить тільки 0,5 межі міцності при стандартному навантаженні. Найбільшу міцність, в 1,5 рази перевищує короткочасну, деревина показує при найкоротших ударних та вибухових навантажень. Вібраційні навантаження, що викликають змінні за знаком напруги, знижують його міцність.

Твердість деревини (її ступінь деформативності під дією навантаження) істотно залежить від напрямку дії навантажень по відношенню до волокон, їх тривалості і вологості деревини. Жорсткість визначається модулем пружності Е.

Для хвойних порід вздовж волокон Е = 15000 МПа.

В СНиП ІІ-25-80 модуль пружності для будь-якої породи деревини Е = 10000 МПа. Е90 = 400 МПа.

При підвищеній вологості, температури, а також при спільній дії постійних і тимчасових навантажень значення Е знижується коефіцієнтами умови роботи m. mт. mд про С можна визначати виходячи з її початкової міцності — G20 при температурі 20 о с З урахуванням поправочного коефіцієнта ? = 3,5 МПа.

Будівельна фанера

Властивості деревини як конструкційного матеріалу. Види і властивості будівельної фанери.
Будівельна фанера – це листовий деревний матеріал заводського виготовлення. Вона складається, як правило, з непарного кількості тонких шарів шпону. Волокна сусідніх шпон розміщуються у взаємно перпендикулярних напрямках.

СНиП II-25-80 з проектування дерев’яних конструкцій рекомендує наступні види водостійкої фанери в якості будівельної:

1. Фанера марки ФСФ , склеєна фенолоформальдегідних клеями. Ця фанера випускається:

— з деревини берези (5-ти і 7-ми шарова, товщиною 5 – 8 мм і більше).

— з деревини личтвенницы (7-шаровий, товщиною 8 мм і більше).

Листи клеєної фанери товщиною понад 15 мм називають фанерними плитами. Міцність клеєної фанери на зріз в площині перпендикулярній листу приблизно в 3 рази перевищує міцність деревини при сколюванні вздовж волокон, що є її важливою перевагою.

Модуль пружності березової фанери уздовж волокон становить 90%, а впоперек – 60% від модуля пружності деревини вздовж волокон. Модулі пружності фанери з модрини складають відповідно 70% і 50% від Е древеспины.

1. Банелизированная фанера (ФБС) відрізняється від фанери марки ФСФ тим, що її зовнішні шари просочують водостійкими спирторастворимыми смолами. Вона має товщину 7 – 18 м. Її міцність вздовж волокон у 2,5 рази, а поперек у 2 рази перевищує міцність хвойної деревини вздовж волокон. Застосовується в особливо несприятливих вологісних умовах.

Гниття і захист дерев’яних конструкцій від гниття

Гниття – це руйнування деревини найпростішими рослинними організмами – дереворуйнівними грибками. Деякі гриби вражають ще ростуть і висихають дерева в лісі. Складські гриби руйнують лісоматеріал під час зберігання їх на складах. Домові гриби – (мерилиус, пория та ін) руйнують деревину будівельних конструкцій в процесі експлуатації.

Гриби розвиваються з клітин – спор, які легко переносяться рухом повітря. Приростая, спори утворюють плодове тіло і грибницю гриба – джерело нових спір.

Захист від гниття

1. Стерилізація деревини в процесі високотемпературної сушки. Прогрів деревини при t > 80 о С, що призводить до загибелі спор грибів, грибниць та плодових тіл гриба.

2. Конструктивна захист передбачає режим експлуатації, коли вологість деревини W 80 o C або обкурювання отруйними газами типу гексахлорану.

Горіння і захист дерев’яних конструкцій від загоряння

Характеризується межею вогнестійкості (близько 40 хв. для бруса 17 х 17 см, навантаженого до напруги 10 МПа.).

1. Конструктивна. Ліквідація умов, сприятливих для загорянь.

2. Хімічна (протипожежна просочення або фарбування). Просочують речовинами, які називаються антипіренами (наприклад, амонійна сіль, фосфорна і сірчана кислота). Просочення виконують в автоклавах одночасно з антисептуванням. При нагріванні антипірени розплавляються, утворюючи вогнезахисну плівку. Захисне забарвлення виконується складами на основі рідкого скла, суперфтора і т. д.

Короткий опис статті: захист деревини від гниття властивості деревини, способи використання деревини в будівництві захист деревини від гниття, деревина властивості види класифікація використання захист заготовляння заготівля сортамент якість сорт фізичні механічні жорсткість міцність розтягнення, стиснення

Джерело: Властивості деревини як конструкційного матеріалу. Види і властивості будівельної фанери. Захист дерев’яних конструкцій від гниття і займання.

Також ви можете прочитати