1. Древесина и материалы из неё

1.1 Древесина имеет следующие положительные и отрицательные свойства

Недостатки древесины устраняются при механической переработке, при изготовлении дверных, оконных блоков, клееных конструкций в заводских условиях и переработкой отходов и неделовой древесины с использованием вяжущих веществ при изготовлении древесно-стружечных плит, арболита, фибролита и др.

Рис. 3.1. Микроструктура древесины хвойных пород: 1 – клетки (трахеиды) поздней древесины; 2 – клетки ранней древесины; 3 – запасающие клетки сердцевинных лучей; 4 – поры в стенках клеток

На строительно-технические свойства древесины оказывают влияние пороки древесины. В стандартах на конкретные виды лесопродукции даются указания о допустимых пороках. К ним относятся: пороки формы ствола и пороки древесины, (сучки, трещины, химические окраски, покоробленности и грибковые поражения). Грибковые поражения вызываются простейшими живыми организмами – грибами, развивающимися из спор.

При поражении древесины домовыми грибами процесс гниения прекращается при влажности древесины до 20% и температуре ниже 0°С или отсутствия кислорода.

Покоробленности – нарушение формы пиломатериалов при изменении влажности древесины при сушке и хранении. Покоробленность бывает поперечная, продольная и винтообразная.

1.2 Влажность и гигроскопичность

По содержанию влаги различают мокрую древесину с влажностью до 100% и более; свежесрубленную – 35% и выше; воздушно-сухую – 15 .20%; комнатно-сухую – 8 .12% и абсолютно сухую древесину. Стандартной считают влажность древесины 12%, при которой определяют и сравнивают ее свойства.

Вода в древесине может находиться в двух состояниях – свободном и физически связанном. Свободная или капиллярная вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточное пространство. Связанная или гигроскопическая вода находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде тончайших гидратных оболочек на поверхности мельчайших элементов, слагающих стенки клеток.

Когда стенки клеток древесины, насыщены водой, а полости и межклеточные пространства свободны от воды, называют пределом гигроскопической влажности или точкой насыщения волокон. Для древесины различных пород она находится в пределах от 23 до 35%. Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость (от 30 до 80%), обладает огромной внутренней поверхностью, которая активно сорбирует водяные пары из воздуха.

Изменение влажности древесины от нуля до предела гигроскопичности вызывает изменение ее линейных размеров – усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон. Линейная усушка для большинства древесных пород не превышает 0,1%, в радиальном направлении – 3 .6%, а в тангенциальном – 7 .12%. Это сопровождается внутренними напряжениями в древесине, что может вызвать ее коробление и растрескивание. Истинная плотность древесины – 1,54 г/см3, средняя плотность меньше 1000кг/м3. С изменением влажности средняя плотность древесины меняется.

Пористость древесных пород, применяемых в строительстве, – 50 .70%. Теплопроводность вдоль и поперек волокон отличается примерно в два раза. В кислой среде древесина начинает разрушаться при рН ≤ 2. Слабощелочные растворы почти не разрушают древесину. В морской воде древесина сохраняется значительно хуже, чем в пресной воде. В воде большой биологической агрессивности стойкость древесины низкая.

Прочность древесины при растяжении вдоль волокон в 20 .30 раз, а при сжатии в 3 .6 раз больше, чем поперек волокон. Прочность древесины зависит от влажности в пределах 0 .30% (рис. 3.2). Поэтому необходимо всегда учитывать ее влажность, направление действия нагрузки и применять стандартные образцы, не имеющие пороков.

Прочность при сжатии вдоль волокон составляет в среднем 40 .60 МПа и сопоставима с прочностью бетона. Прочность при растяжении вдоль волокон в 2 .3 раза больше прочности при сжатии в этом направлении и составляет 100 .120МПа, и сопоставима с прочностью металлов.

Предел прочности при скалывании вдоль волокон составляет 10 .20 % от предела прочности при сжатии в этом же направлении.

Рис.3.2. Влияние влажности древесины на ее прочность при изгибе (1) и при сжатии вдоль волокон (2)

Для получения сравнимых результатов испытания прочность древесины при фактической влажности 8 .20% пересчитывают на прочность при стандартной 12%-ной влажности.

R12 = Rw [1 + α(W–12)],

где R12 и Rw – предел прочности образцов соответственно при 12 %-ной и фактической влажности W в момент испытаний; α – поправочный коэффициент на влажность, показывающий, насколько изменяется прочность при изменении влажности на 1%. Значения α при сжатии и изгибе составляют 0,04, при смятии –0,035.

1.3 Хвойные и лиственные древесные породы

В строительстве применяется древесина хвойных пород, с правильным строением ствола и большей устойчивостью к загниванию.

При обработке деревьев получают лесоматериалы.

Круглые лесоматериалы – подразделяют на бревна, подтоварник и жерди.

Бревна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных пород должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14см и длину 4 .6,5м.

Подтоварник - часть ствола дерева с диаметром верхнего торца 8 .13см и длиной 3 .9 м. Их используют для различных целей в жилом и сельскохозяйственном строительстве, а также для вспомогательных сооружений.

Жерди с диаметром верхнего торца менее 8 .3 см и длиной 3 .9м; их применяют для вспомогательных и временных сооружений.

Пиломатериалы. (рис. 3.3): а – пластины; б – брусья; в – четвертина; г – брус с обзолом; д– горбыль; е – необрезная доска; ж – обрезная доска. В зависимости от качества древесины и ее обработки доски делят на пять сортов. Доски высших сортов используют для изготовления элементов деревянных конструкций и столярных изделий.

Брусья имеют квадратное или прямоугольное сечение (а?b≤2); брусья, опиленные с двух противоположных сторон, называют двухкантными, а опиленные с четырех сторон – четырехкантными. Брусья используют для устройства стен, перекрытий, стропил и т. д. Бруски – пиломатериал, аналогичный брусьям, но имеющий толщину менее 100 мм; длина такая же, как у брусьев. Из брусков изготовляют элементы деревянных конструкций и столярные изделия Из древесины хвойных и лиственных пород изготовляют большой ассортимент погонажных изделий, паркета и паркетных изделий, столярных плит, фанеры и т. п.