• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Основні властивості деревини

Фізичні та механічні властивості деревини. Характеристика матеріалів та виробів з деревини: пиломатеріали, погонажні вироби, вироби для підлоги. Біокомпозити та композиційні матеріали на основі відходів переробки деревини. Способи підвищення довговічності дерев’яних конструкцій.

Деревину з давніх часів широко застосовують у будівництві завдяки її значному поширенню та високим будівельно-технологічним властивостям: значній міцності при розтягу та стиску, невеликій густині, низькій теплопровідності, технологічності при обробці, гарному зовнішньому вигляду.

Запаси деревини в Україні не дуже великі, тому з метою збереження лісових запасів ведеться планомірна робота щодо скорочення застосування її в будівництві. В останні роки бетон, скло, кераміка, полімерні матеріали значною мірою замінили деревину. Важливим резервом економії деревини є використання відходів лісопиляння та деревообробки для

виготовлення фанери, деревноволокнистих плит, клеєних дерев"яних конструкцій.

Деревина як будівельний матеріал має й ряд недоліків: неоднорідність будови і, відповідно, властивостей, гігроскопічність, займистість, здатність до гниття тощо. Частину цих недоліків можна подолати технічними заходами. Так, для підвищення гнилостійкості застосовують антисептики, а для підвищення вогнестійкості - антипірени. Поліпшення властивостей деревини досягається просочуванням її полімерами. При цьому гідроскопічність і водопоглинання значно зменшуються, така деревина не коробиться, не гниє, легко полірується, має гарний зовнішній вигляд.

Деревину в сучасному будівництві застосовують для виробництва паркету, двірних та віконних коробок, хрестовин, дверного заповнення, вбудованих меблів. Деревину й досі широко використовують для виготовлення шпал, опор під телефонно-телеграфні лінії та як кріпильне риштовання в підзмних розробках. Із деревини та відходів її переробки виготовляють фанеру, деревностружкові та деревоволокнисті плити, арболіт, декоративні вироби тощо. Крім деревини у будівництві застосовуються матеріали з нелісової рослинної сировини: очерету, соломи, стеблин соняшника, крст, иці, бавовника тощо.

Фізичні властивості деревини: істинна та середня густина, вологість, уси­хання, розбухання, короблення, теплопровідність, пористість та ряд інших.

Істинна густина деревини приблизно однакова для різних порід і становить 1,53... 1,55 г/см³.

Середня густина деревини залежить від виду породи, вологості та пористос­ті і може бути в межах 450...900 кг/м³.

Вологість значною мірою зумовлює якість деревини. Розрізняють гігроско­пічну вологу, зв'язану в стінках клітин, та капілярну, яка заповнює міжклітинний простір. При висиханні деревина спочатку втрачає вільну (капілярну) вологу, а далі починає виділяти гігроскопічну.

Вологість деревини, що дорівнює 12%, умовно вважається стандартною. Результати визначення всіх фізичних властивостей деревини треба коригувати (перераховувати за відповідними формулами) з урахуванням цієї вологості.

Деревина, маючи волокнисту будову й високу пористість, легко поглинає водяні пари з повітря (є гігроскопічною). При тривалому перебуванні на повітрі при сталих умовах деревина набуває вологості, яку називають рівноважною. Стан деревини в момент, коли в її структурі відсутня вільна волога, називають межею гігроскопічної вологості (для різних порід вона становить 23...35% відносно маси сухої деревини).

Усихання, розбухання, короблення деревини відбуваються зі зміною вологос­ті. При висушуванні деревини до межі гігроскопічної вологості її лінійні розміри не змінюються. При подальшому висушуванні розміри деревини зменшуються: уздовж волокон на 0,1...0,4%; у радіальному напрямі на З...6%; у тангенціально- му на 6... 12%. Зменшення лінійних розмірів та об'єму деревини при видаленні з неї гігроскопічної вологи називають усиханням.

Лінійне усихання визначають упоперек волокон у двох напрямах - танген­ціальному та радіальному. Усихання вздовж волокон незначне, і його не визна­чають. Об'ємне усихання становить 12... 15%.

Усихання щільних (важких) порід більше, ніж усихання деревини м'яких (легких) порід.

Із зволоженням сухої деревини до досягнення нею границі гігроскопічнос­ті, стінки деревних клітин потовщуються, розбухають, що призводить до збіль­шення розмірів та об'єму виробів. Цей стан називають розбуханням.

Короблення деревини виникає внаслідок неоднакового усихання в різних напрямах. Широкі дошки дужче коробляться, ніж вузькі, а тому ширина дощок, які зазнають під час експлуатації навперемінного зволоження й висушування (підлоги, зовнішня обшивка будівель), не повинна перевищувати 12 см.

Щоб запобігти коробленню й розтріскуванню дерев'яних виробів, треба зас­тосовувати деревину з такою вологістю, яка відповідала б умовам її експлуатації. У колодах тріщини усихання з'являються насамперед на торцях. Щоб зменшити розтріскування торців, їх зафарбовують сумішшю вапна та клею.

Теплопровідність деревини залежить від породи, напряму волокон та во­логості. Так, при вологості 15% теплопровідність уздовж волокон у дуба до­рівнює 0,45 Вт/(м • К), у сосни 0,35 Вт/(м • К), впоперек волокон відповідно 0,22 і 0,17 Вт/(м • К). З підвищенням вологості теплопровідність деревини зростає. Теплопровідність також вища в радіальному напрямі, ніж у тангенці­альному. Теплозахисні властивості деревини широко використовують у будів­ництві.

Теплоємність сухої деревини різних порід знаходиться в межах 1,26... 1,42 Дж/(г* К), при збільшенні вологості теплоємність зростає.

Температурний коефіцієнт лінійного розширення деревини залежить від ви­ду породи й напряму волокон.

Електропровідність сухої деревини досить незначна, вона є добрим ізолято­ром, має питомий електричний опір і її відносять до полярних діелектриків.

Стійкість деревини до дії агресивних середовищ досить висока. Слаболужні розчини майже не руйнують деревини; у кислому середовищі руйнування почи­нається при рН<2. У морській воді деревина зберігається гірше ніж у прісній, наприклад, річковій або озерній.

Механічні властивості(міцність при стиску та розтягу, при згині та ско­люванні).

Міцність деревини характеризується здатністю чинити опір зовнішнім меха­нічним впливам і залежить від деревної породи, вологості, наявності вад, місця в стовбурі, де її визначають, тощо.

Механічні властивості деревини визначають на зразках стандартних розмі­рів, які не мають вад, враховуючи рівень їхньої вологості.

Міцність при стиску деревини визначають уздовж та впоперек волокон на зразках-призмах перерізом 20x20 мм і завдовжки ЗО мм. Міцність деревини на стиск уздовж волокон у 4...6 разів більша за її міцність впоперек волокон. Міц­ність деревини зменшується зі збільшенням її вологості. Міцність зразків при стандартній вологості 12% визначають за формулою

R₁₂ = R_w [1 + a ( W– 12) ], де

R₁₂ — границя міцності при 12%-й вологості, %; R_w— границя міцності при вологості W , %; W — вологість деревини під час випробування, %; а - поправковий коефіцієнт на вологість (для всіх порід a=0,04).

Міцність при розтягу деревини вздовж волокон у 2...З рази більша за міц­ність при стиску й у 20...30 разів вища за міцність при розтягу впоперек волокон. Для окремих порід границя міцності при розтягу досягає 100...200 МПа.

Питома міцність деревини при розтягу вздовж волокон порівнювальна з аналогічними показниками сталі та склопластиків. Проте цінні властивості дере­вини реалізувати в конструкціях складно через наявність вад (сучки, тріщини то­що), які знижують її міцнісні властивості.

Міцність при розтягу деревини хвойних порід мало залежить від вологості, а для деревини листяних порід цей вплив є значнішим.

Міцність при статичному згині деревини перевищує міцність при стиску вздовж волокон, але менша за міцність при розтягу і становить для різних порід 50... 100 МПа. Високі значення при статичному згині дають змогу широко засто­совувати деревину в конструкціях, які працюють на згин (балки, крокви, бруски, настили тощо).

Міцність при сколюванні деревини вздовж волокон становить у середньому 3...13 МПа. Міцність при сколюванні впоперек волокон у 3...4 рази вища за міц­ність при сколюванні вздовж волокон (табл. 10.1), але чистого зрізу практично не буває, оскільки одночасно відбувається стиск і згин волокон.

Статична твердість деревини дорівнює навантаженню, потрібному для вдавлювання в поверхню зразка половини металевої кульки на глибину 5,64 мм (площа відбитка дорівнює 1 см²).

Твердість деревини у поперечному напрямі на 15...50% вища, ніж у радіаль­ному та тангенціальному.

За твердістю по торцю деревину поділяють на три групи: м'яка з твердістю 35...50 МПа (сосна, ялина, ялиця, вільха); тверда - 50... 100 МПа (дуб, граб, ясень, клен, каштан, береза); дуже тверда - понад 100 МПа (самшит, кизил).

Тверді породи важко обробляються, але мають підвищену зносостійкість.

Вади деревини- це недоліки окремих її ділянок, які знижують якість і об­межують можливості використання. Вади деревини можуть бути пов'язані з від­хиленнями від її нормальної будови, пошкодженнями та захворюваннями.

Іх поділяють на такі групи: тріщини, сучки, пошкодження комахами, гри­бами, трухлявини, дефекти форми стовбура, вади будови деревини, рани, ненор­мальні відкладення в середині деревини, хімічні забарвлення. Вплив вад на при­датність деревини для будівельних потреб залежить від їхнього місця розташуван­ня, виду, розмірів ураження, а також від призначення деревини.

Вищезазначені відхилення, як правило, знижують механічні властивості де­ревини, а тому її сортність встановлюють з урахуванням наявних вад. їхнє поход­ження може бути різним. Одні з них утворюються в період росту дерева, інші -у період зберігання та експлуатації.

Тріщини - це розриви деревини вздовж волокон. Залежно від часу появи та характеру пошкодження розрізняють такі тріщини: мітик, відлупина, морозні та всихання .

Мітик - це внутрішні поздовжні тріщини, які проходять через стрижень стовбура, але не доходять до його периферії. Вони виникають у дереві, що росте і збільшуються в зрубаному дереві при його висиханні. Мітик порушує ціліс­ність деревини й знижує її сортність.

Типи тріщин:

1,2 — мітикові: проста та складна; 3, 4 - морозні: відкрита й закрита; 5, 6 - відлупні: кільцева й часткова

Відлупина — це внутрішня тріщина, що йде по річному шару й збільшується в зрубаному дереві при його висиханні. Відлупина, як правило, спричинюється мо­розом і найчастіше зустрічається в деревині дуба, осики, ялиці, ялини та тополі.

Морозна тріщина (морозовина) - це зовнішня поздовжня тріщина, ширша на периферії стовбура і поступово звужується до центра. На поверхні стовбура морозовина має вигляд відкритої тріщини значної довжини з набряками по кра­ях. Виникають такі тріщини взимку при різкому зниженні температури. Найчас­тіше вражають товсті стовбури листяних порід: дуба, бука, ясеня, горіха.

Тріщини усихання утворюються при висиханні деревини й поширюються від поверхні колоди всередину. Тріщини усихання порушують цілісність деревини, знижують її сорт, часто роблячи деревину непридатною для будівельних потреб.

Сучки - це частини гілок, що містяться в деревині живих чи відмерлих за життя дерев. Сучки - найпоширеніша й неминуча вада деревини. Вони порушу­ють її однорідність, ускладнюють обробку пиломатеріалів, знижують міцність.

Для виготовлення несучих дерев'яних конструкцій придатна деревина, яка має лише здорові зрощені сучки, число та розміри яких обмежені для кожного матеріалу. Хімічні забарвлення виникають у деревині внаслідок хімічних та біохімічних процесів окиснення дубильних речовин. Вони розміщуються переважно в повер­хневих шарах і погіршують зовнішній вигляд деревини, але її фізико-механічних властивостей майже не змінюють.

На якість деревини особливо впливають грибні забарвлення та гнилизна. Вони виникають на мертвій та відмираючій деревині внаслідок біологічних про­цесів, спричинених життєдіяльністю найпростіших організмів - грибів. Одні гри­би змінюють лише забарвлення деревини, майже не впливаючи на фізико-меха-нічні властивості (деревозабарвлювальні), інші не лише змінюють колір, структу­ру та властивості деревини, а й руйнують її (дереворуйнівні).

Деревозабарвлювальні гриби вражають переважно дерева, що ростуть, та сві­жозрубану деревину під час її транспортування й зберігання.

Дереворуйнівні гриби, що спричинюють гниття, виділяють фермент, який пе­ретворює нерозчинну у воді целюлозу на розчинну глюкозу - поживне середовище для подальшого розвитку грибів. У тілі грибів глюкоза окиснюється киснем повітря, утворюючи вуглекислий газ та воду. Дере­вина при цьому змінює забарвлення, маса її зменшується, вона вкривається сіт­кою поперечних та поздовжніх тріщин, втрачає міцність і розпадається.

Гриби розвиваються при наявності кисню повітря, температури середовища 2О...7О°С та вологості деревини не менш як 20%. Із зміною умов (відсутність кис­ню, дія від'ємних температур, зменшення вологості деревини) гниття деревини може припинитися, але гриби зберігають здатність до подальшого розвитку.

Сортність деревини з гнилизною залежно від розмірів ураження знижуєть­ся аж до її повної технічної непридатності.

Пошкодження комахами (червоточина) - це ходи й отвори, пророблені в де­ревині комахами. На деревині червоточини можна побачити у вигляді невелич­ких отворів, борозенок, канавок. Основних руйнувань деревині завдають не до­рослі комахи, а їхні личинки, які живляться корою чи деревиною. Найсприятли­віші умови для розвитку та життєдіяльності комах створюються при теплій (18...24°С), сухій (з вологістю повітря 60...80%) погоді. Червоточина погіршує зов­нішній вигляд деревини й знижує показники її механічних властивостей тим більше, чим вищий ступінь її ураження комахами.

За глибиною червоточини поділяють на поверхневі, неглибокі, глибокі й наскрізні, а за розмірами отворів — на дрібні (діаметр отвору менший ніж 3 мм) та крупні (діаметр отвору понад 3 мм).

Поверхнева червоточина не впливає на механічні властивості деревини й при розпилюванні йде в обаполи та інші відходи, а тому є допустимою в пило­матеріалах та фанерній сировині. Інші види червоточин порушують цілісність де­ревини й знижують її механічні властивості, а також стійкість проти загнивання, оскільки комахи можуть занести спори грибів. Таку деревину не застосовують для виготовлення несучих конструкцій.

Якість деревини залежить також від вад будови деревини .

Вади будови деревини: 1 - нахил волокон; 2 - завилькуватість; 3 - крен; 4 - подвійний стрижень

Нахил волокон - це відхилення напряму волокон від поздовжньої осі коло­ди чи пиломатеріалів. Ця вада знижує міцність пиломатеріалів, збільшує усихан­ня вздовж волокон і призводить до крилатості при сушінні. Якість механічної об­робки заготовок із деревини з нахилом волокон погіршується.

Завилькуватість - це звивисте чи безладне розміщення волокон. Завильку­ватість знижує міцність при розтягу, стиску та згині й підвищує міцність при ско­люванні та ударному згині. Вона створює гарну текстуру й високо ціниться при декоративній обробці. Тому завилькуватість вважають умовною вадою.

Завиток — це місцеве викривлення волокон (найчастіше навколо сучків). Зниження міцності деревини залежить від розмірів та форми завитка.

Крен - це ненормальний підсилений розвиток пізньої зони деревини; при­таманний похилим та викривленим деревам.

Засмолок - ділянка деревини, густо просочена смолою. Зазвичай засмолок утворюється внаслідок поранення стовбура хвойних порід деревини. Засмолена деревина стійкіша до загнивання, але гірше обробляється й склеюється.

Прорість — це омертвіла ділянка деревини чи кори, яка частково чи повніс­тю заросла в стовбурі дерева. Прорість порушує цілісність деревини й супровод­жується викривленням річних шарів.

Сухобокість - це зовнішнє однобічне омертвіння стовбура, яке утворюєть­ся внаслідок обдирання, удару чи пошкодження кори вогнем. Ця вада змінює правильну форму стовбура, знижує вихід пиломатеріалів і шпону.

До групи вад форми стовбура належать збіжистість, закомелистість, оваль­ність, нарости та кривизна.

Збіжистість - це вада, при якій діаметр стовбура зменшується більше як на 1см на кожному метрі висоти стовбура.

Закомелистість - це різке збільшення діаметра нижньої частини стовбура. Вона ускладнює використання матеріалу, збільшує кількість відходів, призводить до появи нахилу волокон у пиломатеріалах.

Овальність — це форма поперечного перерізу торця круглого лісоматеріалу, в якого більший діаметр не менше як у 1,5 рази перевищує менший. Овальність збільшує кількість відходів при пилянні.

Кривизна — це викривлення стовбура дерева по довжині. Вона зменшує ко­рисний вихід пиломатеріалів та шпону.

Читайте також:

1. II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
2. Адвокатура в Україні: основні завдання і функції
3. Аеродинамічні властивості колісної машини
4. Амортизація основних засобів, основні методи амортизації
5. Аналізатори людини та їхні властивості.
6. Аналізатори людини та їхні властивості.
7. Артеріальний пульс, основні параметри
8. Атрибутивні ознаки і властивості культури
9. Банківська система та її основні функції
10. Білки, властивості, роль в життєдіяльності організмів.
11. Біокомпозити та композиційні матеріали на основі відходів переробки деревини
12. Біосфера Землі, її характерні властивості

Переглядів: 10472