Дерево как материал


что это такое и по каким признакам ее различают? Строение и текстура, виды и функция, цвет. Что входит в химический состав? Применение

Дерево имеет множество функций – из него строят дома и делают мебель, им обогревают помещения, оно окружает нас повсюду. Но что такое древесина с точки зрения физики или механики? Как ее можно использовать, и какие пороки она имеет?

Что это такое?

Древесиной называют природное сырье, которое используют для производства разного рода изделий и сооружений. Если говорить об этом материале с точки зрения физики, то древесина – это растительная ткань, состоящая из клеток, которые с высокой плотностью прилегают друг к другу. Из-за этого структура дерева плотная и упругая. Клетки дерева (как и любые другие живые клетки) имеют оболочку. В ней содержится целлюлоза, благодаря которой дерево так прочно. Клетки имеют форму трубки – длинной и узкой, поэтому им дали название волокон.

Древесина обладает свойством удержания тепла. Это происходит благодаря наличию пустот между клетками – именно они задерживают тепло и накапливают его. Непостоянные показатели прочности и веса связаны с тем, какой размер имеют волокна. Чем они более толстые, тем более прочной является древесина.

Рубить дерево проще в направлении, в котором расположены волокна. Обрабатывать легче древесину тех пород, в которых они располагаются параллельно. Кленовые деревья поддаются обработке сложнее, так как в структуре клена имеется тесное переплетение клеток-волокон. Но не только целлюлоза содержится в клетках древесины. В них есть еще очень сложное и загадочное вещество, называемом лигнином. Благодаря ему волокна соединяются между собой. Химическую формулу лигнина ученым вывести пока не удалось, настолько сложной она является.

Дерево имеет уникальные и отличающие его от других материалов оттенок и запах. И то и другое возникает благодаря присутствию в составе смол, масел, в хвойных породах – камеди и иных веществ. Эти же элементы помогают древесине бороться с гниением. Древесина делится на два типа пород – лиственные и хвойные. Обе группы очень большие. Выделяется отдельная группа – однодольные деревья, к ним относят пальму, бамбук.

Некоторые породы более ценные, чем другие. Ценность повышают такие свойства, как прочность, долговечность и наличие оригинальной фактуры – рисунка. Ценными породами можно назвать дубовую, вишневую, буковую древесину и некоторые иные.

Основные свойства

Все характеристики древесины делятся на три большие группы: физические, технологические и механические.

Физические

Те свойства, которые во время испытаний не приводят к изменениям химического состава древесины, носят название физических. К ним можно отнести такие характеристики:

Внешний вид формируют такие составляющие, как цвет, блеск, текстура и макроструктура. Цветом называют визуальное ощущение, остающееся после отражения деревом потока света, а точнее – от того, какой спектральный состав у этого отражения. Цвет крайне важен для дерева. На него ориентируются, выбирая породу, которой будет отделано помещение, из которой будет изготовлена мебель, музыкальный инструмент, произведение декоративно-прикладного жанра и т. п.

Окраска дерева зависима от многих факторов – порода, возраст, регион и климат местности, в которой произрастает. Цвет вполне может измениться под воздействием ветра, солнца, от грибковой инфекции, а также от влаги, особенно если дерево длительное время находится в воде. Но многие породы имеют уникальный тон, распознать который специалисту довольно легко. Блеском называется свойство дерева отразить поток света. У каких-то пород блеск сильнее, у каких-то слабее. Из пород, произрастающих в России, наиболее сильный блеск у дубовой, буковой древесины, а также у таких деревьев, как белая акация.

Текстура – не что иное, как рисунок дерева. Он становится виден после того, как анатомические элементы перерезаны (годичные кольца, лучи сердцевины, сосуды). По ширине годичных колец и содержанию поздней древесины производится оценивание того, насколько качественной она является. Ширина годичного кольца – это то количество слоев, которое содержится в одном сантиметре, отложенном в радиальном направлении на торце древесины.

Для того чтобы понять, сколько влаги содержится в древесине, ввели такую характеристику, как влажность. Она выражается в процентном отношении: масса воды в древесине к массе полностью высушенной древесины.

Ее измеряют посредством прямых или косвенных методов. Самым простым и надежным способом измерить влажность древесины является ее просушка. Это занимает время, но зато ответ получается точным. Что касается косвенных методов, они значительно быстрее. Например, измерения с помощью кондуктометрического электровлагомера показываются, сколько воды содержит дерево, и какова его электропроводность. Но точность у таких способов низкая – максимум 30%, и то лишь там, где была введена игла для измерения.

Вода в дереве можно быть свободной и связанной. Первую можно обнаружить в полости волокон и в пространстве между клетками. Вторую – в структуре клетки, ее держат физико-химические связи. Если свободная вода удаляется из древесины довольно легко, то связанную удалить значительно сложнее. Если пиломатериал в процессе сушки, выпиловки или хранения меняет свою форму, это называется коробление. Чем бы оно ни было вызвано, оно приводит к появлению пороков древесины, поэтому хранить и обрабатывать ее нужно в соответствии с технологией.

Дерево имеет такие свойства, как влагопоглощение и разбухание (как следствие). Это следует учитывать при работе с ним. Оно не всегда является отрицательным, например, в чанах или бочках свойство дерева разбухать и увеличиваться из-за этого в размере повышает плотность прилегания деревянных элементов друг к другу.

Дерево обладает плотностью, измеряющейся в килограммах на кубический метр (или в граммах на кубический сантиметр). У различных пород дерева одинаковая плотность древесинного вещества (она составляет 1,53 г/см3), но разная плотность полностью высушенной древесины. Существует несколько показателей плотности – влажная древесина имеет одну плотность, а сухая – другую. У дерева есть такая характеристика, как пористость, т. е. степень заполненности воздухом пустых полостей. Пористость разных пород колеблется в промежутке 40-80%.

Показатель проницаемости означает, какое количество жидкого или газообразного вещества древесина способна пропустить под воздействием на нее давления. Отдельно среди физических свойств древесины выделяют тепловые, к которым относят теплоемкость, способность проводить тепло и расширяться под его воздействием, а также способность проводить температуру. Дерево обладает свойством электропроводности, т. е. по нему проходит электроток. Чем древесина суше, тем хуже она проводит электричество, и наоборот.

Технологические

Эта категория свойств древесины включает в себя такие параметры, как твердость, устойчивость к износу, ударная вязкость, удержание различных видов крепежа, а также возможность обработки материала при помощи режущих инструментов. Ударной вязкостью называется свойство древесины поглотить прилагаемое к ней усилие во время удара без изменения структуры материала. Высокая вязкость означает, что для того, чтобы осуществить поломку образца, требуется большое усилие.

Твердостью называют способность древесины противостоять более твердому телу при вдавливании. Более твердым материалом для древесины и замеров твердости является сталь. Твердость определяют при помощи шкалы силоизмерителя. Об износостойкости дерева говорит его свойство сопротивления изнашиванию во время его трения о поверхность с абразивным покрытием. Существует специальная формула для расчета показателя истирания.

Способность древесины гнуться различна для разных древесных пород. Лучше всего гнется ясень, дуб, бук, хуже – хвойные породы. Древесина способна не только гнуться, но и раскалываться. Если забивать гвоздь слишком близко к кромке, то свойство будет отрицательным, а если колоть дрова – то положительным.

Механические

Древесина способна к сопротивлению под действием прилагаемых к ней усилий, т. е. у нее имеются механические свойства. К ним относят прочность, устойчивость к деформации, технологические и эксплуатационные свойства. Механические свойства древесины определяются в таких испытаниях, как растяжение, сжатие, изгиб и сдвиг. Древесину относят к анизотропным материалам, что означает, что в различных направлениях ей присущи разные свойства.

Предел прочности – максимально допустимый уровень напряжения, который предшествует началу разрушения образца. Его нужно определять на образце, не имеющем пороков, небольшого размера и чистом. Для того чтобы определить прочность древесины при ее сжатии, потребуется образец, имеющий призматическую форму.

Деформативностью называют способность противостоять кратковременным нагрузкам, не меняя изначальной формы. Благодаря упругости древесина способна возвращать первоначальную форму после кратковременных нагрузок. Модуль упругости высчитывают по специальной формуле. Строение древесины таково, что под постоянными нагрузками она может деформироваться. Важно точно знать как показатель прочности, так и предел дополнительного сопротивления, а также и предел выносливости (для образцов, подвергающихся переменным нагрузкам).

Чтобы сравнивать одну породу с другой, необходимо знать удельные характеристики, присущие механическим свойствам различных пород дерева. Например, хвойные породы имеют более высокий показатель удельной прочности, чем лиственные. Выше у них и показатель жесткости, а вот все остальные удельные характеристики более низкие.

Обзор видов

Пород древесины очень много, при выборе материала для строительства или обработки следует учитывать индивидуальные особенности и свойства у каждой. Древесина делится не только на всем известные группы лиственных и хвойных пород. Например, есть классификация древесины по цвету. В зависимости от вида, цвета древесины отличаются. У цвета дерева есть зависимость от нескольких факторов. Это порода, возраст, скорость, с которой дерево растет, а также от того, какое количество красящих веществ содержится в нем.

С последним фактором напрямую связана также яркость. У заболони дерева (внешней его части, в которой содержатся живые клетки) тон всегда светлее, чем у ядра. У ядровой части, в которой сконцентрированы дубильные вещества и смолы, оттенок значительно темнее. Соответственно, у ядровых пород древесина более темная, у заболонных – светлая.

К первым можно отнести лиственницу, сосну, ясень. Ко вторым, с узким ядром – березу, грушу, липу, ольху. Из перечисленных у березы оттенок древесины полностью белый, у остальных – очень светлый древесный. Это связано еще и с тем, что в заболони присутствует крахмал. Заболонные породы используют для изготовления паркетной доски.

Хвойные породы используются для создания пиломатериалов и иных строительных составных частей. У них легкая и удобная для обрабатывания структура. В России произрастает большое количество деревьев хвойных пород. Что касается лиственных пород, они используются для создания мебели и отделки помещений.

Отдельные породы деревьев имеют более высокую стоимость, называются ценными. Ценность состоит в том, что у этих пород значительно выше прочность, они дольше служат и имеют неповторимый рисунок. Из этих сортов создают красивую элитную мебель, паркетную доску, двери, иные предметы декора. Все они стоят значительно дороже, чем обычные изделия той же категории. Из отечественных ценных пород можно назвать вишню, дуб, грушу, палисандр, а также древесину белого или остролистного клена.

Древесину также различают по признакам ликвидности и неликвидности.

Балансовой древесиной называют круглый или колотый сортимент, из которого производят целлюлозу или древесную массу. Качество такой древесины определяется сортом (которых выделяется три), а также свежестью.

Описание пороков

Пороками древесины называют те дефекты, которые она имеет. Это касается и ствола целиком, и отдельно взятых его элементов. Порок обязательно должен ухудшать качество древесины, ограничивая возможность ее применения. Все виды пороков и дефектов перечислены в ГОСТе 2140-81. Пороком считается все, что имеет отклонения от нормального строения древесины.

Пороки бывают естественные, которые возникают вне зависимости от воли человека (воздействие климатических факторов, птиц, насекомых, грызунов, бактерий и т. д.), а бывают дефекты обработки, к которым относятся те пороки, которые возникают вследствие неправильной обработки, хранения или складирования материала.

Пороки могут быть как условными, так и безусловными. Безусловным считается такой порок, который значительно снижает качество пиломатериала, к таким относится гниль или грибок. Сучки – самый часто встречающийся дефект, но и пороки строения древесины тоже нередки. Сучковатый ствол может использоваться, к примеру, для оригинального декора, но пороком от этого быть не перестает. В состав допустимых входит не более двух сучков на один метр длины лесоматериала, при этом сучки должны быть здоровыми.

К дефектам обработки относят все, что повредило древесину во время механического воздействия на нее, а именно – пиление, заготовка, складирование, хранение, транспортировка и т. п. Именно в результате механического воздействия древесина страдает чаще всего, приобретая недостатки, которые у нее изначально отсутствовали.

Сферы применения

Древесина находит применение во многих сферах промышленности, являясь одним из наиболее экологичных и при этом недорогих материалов.

Как топливо

Последние десятилетия показали важность использования возобновляемых полезных ископаемых и ресурсов. К последним относятся дрова, используемые в качестве топлива. Рост использования дров для отапливания помещений зафиксирован во всем мире, и Россия не стала исключением. Топливные гранулы (пеллеты) и топливные брикеты делают практически во всех регионах страны, где имеются леса – неважно, хвойные или лиственные. Древесный уголь тоже стал внезапно популярен, хотя ранее был незаслуженно забыт. Теперь он широко применяется в быту и на производстве.

Но использовать древесину как топливо и источник энергии без каких-либо ограничений нельзя. Существует огромное количество законодательно установленных правил и требований, в связи с которым граждане не могут просто так заготавливать дрова, пусть даже и для личных нужд. Дрова можно только приобретать у организаций, имеющих разрешение на такой вид деятельности, как вырубка и заготовка лесоматериалов.

Как сырье

Загородные дома в подавляющем большинстве случаев сегодня возводят из дерева. Достоинства дерева неоспоримы: оно экологично, натурально, имеет привлекательный внешний вид и дает возможность создать массу дизайнов – от классической русской избы до альпийского шале. Строят из дерева не только дома, но и бани, сауны, беседки. Древесина используется в домостроении и в несущих конструкциях, балках, перекрытиях. В сельских населенных пунктах из дерева по-прежнему строят дома малой этажности – на 2 или 4 хозяев.

Деревообрабатывающая промышленность сейчас стремится к тому, чтобы увеличить у пиломатериалов устойчивость к воздействию влаги, огня, прочность, а также повысить соответствие бруса и доски строительным нормативам. Но при этом древесина должна оставаться природным, дышащим материалом, сохранять уникальный рисунок и присущий ей аромат. Постоянно появляются новые технологии обработки и строительства, к примеру, возведение домов по технологии двойного бруса – сравнительно новое, только набирающее в России популярность явление.

Помимо строительства, древесина широко используется как конструкционный материал для производства мебели – диванов, стульев, столов, шкафов и многого другого. Из дерева изготавливают лестницы, перила, наличники, балясины, дорожки и тротуарчики в саду, другие элементы декора в ландшафтном дизайне и в строениях.

Как поделочный материал

Прикладным творчеством сегодня занимаются и любители, и профессионалы. Древесина используется для поделок в самом своем различном воплощении – от опилок и горбыля до брусков и паркетной доски. Умельцы с золотыми руками и из деревянных ящиков или паллет создадут садовое кресло – адирондак, который будет выглядеть не хуже фабричного. Из спилов получаются как оригинальные пешеходные дорожки в огороде, так и великолепные разделочные доски или картины, выжженные лобзиком.

Переработка

Хотя дерево и является восполняемым природным ресурсом, но для того, чтобы полностью восстановиться, лесу нужно несколько десятков лет. Вырубка леса и лесные пожары отрицательно влияют на климатические и экологические условия и уменьшают количество доступного для использования ресурса. Поэтому древесину подвергают переработке, чтобы повторно использовать ее в производстве, а также обработать образовавшиеся отходы.

Если рационально использовать остатки и отходы, возникающие в результате обработки лесоматериалов, можно сохранить большое количество леса.

Древесину можно разделить на деловую и неделовую. К первой относится, например, горбыль и подгорбыльные доски. Ко второй – шпон и плиты, точнее, их остатки, спилы бревна, различного рода кусочки и обрезки от столярной деятельности, также к неделовой древесине относят кору, опилки, стружку и пыль. Деловая древесина используется для создания новых изделий. Неделовая подлежит сбору, дополнительной обработке и последующей утилизации. Хотя и в отношении неделовой древесины проводятся разработки и поиски путей переработки. К примеру, стружки и опилки спрессовываются, после чего из них делают наполнитель для кошачьих туалетов.

Древесина – непростой строительный материал

Древесина как строительный материал известна с незапамятных времен. В старину древесина применялась в простых конструктивных формах – в виде стоек и балок покрытий при устройстве жилищ и других простейших зданий. С течением времени искусство строить из древесины совершенствовалось, и появились более сложные формы несущих деревянных конструкций. В нашей стране при изобилии лесных богатств, древесина всегда являлась основным, наиболее доступным строительным материалом.

Исторические и географические условия древней Руси способствовали развитию деревянного зодчества, созданию замечательных кадров русских строителей. Накапливая из поколения в поколение опыт и мастерство, русские зодчие создавали непревзойденные по уровню строительного искусства деревянные сооружения: из дерева строили целые города, крепостные сооружения, дворцы, храмы и мосты.

По лесным ресурсам Россия занимает первое место в мире: на ее долю приходится 25% мировых запасов леса, но это преимущество до сих пор не используется. Например, в 2009 г. из 19 млн. м3 отечественных пиломатериалов, 16 млн. ушло на экспорт, а внутреннее потребление составило всего 3,7 млн. м3.

СССР производил 75 млн. м3 пиломатериалов, из них только 8 млн. м3 экспортировалось (при этом 37 млн. м3 использовалось в строительстве).

Древесина – хороший и дешевый строительный материал, широко применяется в строительстве, но, как всякий строительный материал, имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому при проектировании и возведении деревянных сооружений и несущих конструкций необходимо максимально использовать положительные свойства древесины и свести к минимуму влияние ее отрицательных свойств.

К положительным свойствам древесины можно отнести:

Производственные особенности – строительство из древесины не связано с удорожанием работ в зимнее время. Древесина отлично удовлетворяет требованиям сборного строительства. Возможность сборки, разборки, перемещения и повторной сборки замаркированных элементов обуславливает использование древесины в сборно-разборных сооружениях.

Отрицательные свойства древесины заключаются в следующем:

Неоднородность строения. Влияние пороков древесины (сучков, косослоя, трещин) на механические свойства. Влияние влажности. Гниение. Древесина содержит органические питательные вещества, которые служат пищей для бактерий, дереворазрушающих грибов, жуков-древоточцов, термитов и морских древоточцев.

Естественно, кризис жилья в России, повышение требования к жилым домам по их энергоэффективности, экологическим параметрам, заставил правительство обратить внимание на дерево, как строительный материал, удовлетворяющий этим требованиям, имеющий доступную цену и огромный ресурс. Здесь экология – это максимально рациональный и экономный подход к расходованию природных ресурсов при бережном отношении ко всему, что окружает человека на планете. Не бери лишнего, используй повторно всё, что можно, работай, не загрязняя природу вокруг, всегда выбирай менее вредный материал, и так далее. При этом не забыта и необходимость создания комфортных условий для человека. Освещённость, микроклимат, удобное расположение здания, эстетика, безопасность важны наравне с рачительным подходом к окружающей среде.

В 2016 году Минстроем России проведена работа по разработке новых сводов правил «Конструкции деревянные с узлами на винтах. Правила проектирования» и «Здания жилые одноквартирные с деревянным каркасом. Правила проектирования и строительства». Документами устанавливаются требования к расчету и конструированию соединений элементов деревянных конструкций. В настоящее время указанные новые своды правил находятся на техническом редактировании в Федеральном автономном учреждении «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве».

Кроме того, Приказом Минстроя России утверждено изменение к своду правил 64.13330.2011«СНиП II-25-80 Деревянные конструкции», предусматривающее повышение надежности и точности расчетов строительных конструкций, возводимых из древесины и материалов на ее основе. Разработаны и внедряются в практику применения, новые финансовые инструменты, повышающие доступность жилья из дерева. Однако не всё так просто!

Доля деревянного домостроения в общем вводе малоэтажных домов увеличилась с 34 % в 2018 году до 37 % в 2019 году, а доля малоэтажного домостроения в общем объеме жилищного строительства выросла на 5 % и составила в 2019 году 49,1 %.

Основными проблемами, сдерживающими развитие деревянного домостроения в России, являются устаревшее нормативное регулирование, ограничения по ипотечному кредитованию в сегменте (более высокие риски для банков по сравнению с квартирами в многоквартирных домах) и отсутствие государственных мер поддержки деревянного домостроения. Также барьером для динамичного развития деревянного домостроения в России является большая доля (более 50%) так называемого «серого», неквалифицированного рынка услуг, часто предлагающего предлагая некондиционное и небезопасное жилье. Услугами «серого» рынка население пользуется вынужденно, в основном из-за отсутствия доступного кредитования.

При этом никого не настораживает тот факт, что за два десятилетия после существенного упрощения процедуры индивидуального жилищного строительства (согласно норматива РСН-70-88) в стране не подготовлен ни один инженер, ни один квалифицированный рабочий для малоэтажного строительства. Потому, что в стране нет ни преподавателей, ни учебников для создания кадрового потенциала. Посмотрите на перечень учебной, научной и популярной литературы, выпускаемой в 30е и 40е годы в СССР! 

Сколько учебных заведений готовили специалистов этого профиля, какими темпами развивалась отрасль деревянного домостроения, с применением технологий «Заводское домостроение»! Сегодня этой темой занимаются Минстрой и Минпромторг, но результаты очень скромные и это на фоне жесточайшего жилищного кризиса! Из чего и как будем строить 120 млн. кв. метров жилья?

Но так ли прост, этот строительный материал – дерево?

Ни у кого не вызывает сомнений, что древесина – наилучший конструктивный материал, имеющий определённые недочёты: низкие био- и теплостойкость, горючесть, усушечное растрескивание и коробление. Однако при известных мероприятиях и правильной эксплуатации деревянные постройки служат человеку сто и более лет. Уместно напомнить, что все химические способы борьбы с гниением и горючестью носят относительно кратковременный характер и, по данным испытаний, отрицательно влияют на механическую прочность древесины, которая в результате химического воздействия понижается до 15% (Павлов А.П. Деревянные конструкции и сооружения, 1955).

Что делать с деревянными конструкциями дома, у которых профилактическая пропитка, заканчивает своё действие через 3 – 5 лет, для открытых конструкций, и 5 – 7 лет, для закрытых? Разбирать и снова пропитывать, или всё это только для сбыта химии и потехе контролёров?

Сушить или не сушить?

Очевидны и общеизвестны преимущества строительства домов из свежесрубленной древесины, но она содержит много влаги (в среднем не менее 300 литров воды на кубометр древесины). Поэтому традиционно дом строился в два этапа: ставился сруб без прокладки уплотнителя между венцами, выдерживался до воздушно-сухого состояния древесины 6-9 месяцев, разбирался и вторично собирался с уплотнителем, как правило, из волокнистой растительной органики, которая имеет три неустранимых недостатка: гигроскопичность, слёживаемость и низкую биостойкость.

Заверения некоторых поставщиков, что древесина зимней заготовки практически не содержит влаги, не находит подтверждения у исследователей. Так, например, европейский специалист показывает, что влажность свежесрубленной древесины сосны или ели в зависимости от места замера в стволе составляет: в ядре – 30-40 %, заболони – 100-120 %, а в среднем – 60-100 (Мейер-Бое В. Строительные конструкции зданий и сооружений, 1993).

Сторонники принудительной сушки, в большинстве своём производители сушильных камер, голословно утверждают, что их древесина не растрескивается и не даёт усадки. А специалисты на основании многолетних и многочисленных исследований заявляют, что задача высушивания без растрескивания толстых сердцевинных сортаментов и сегодня относится к актуальным проблемам теории и техники сушки древесины (Кречетов И.В. Сушка древесины, 1980).

За прошедшие тридцать лет после этого заявления человечество не нашло путей устранения остаточных напряжений при любых видах сушки, включая атмосферную.

Теоретически в сушильной камере можно получить материал даже с нулевой влажностью, но как только камера раскроется, то, в зависимости от соотношения температуры и относительной влажности окружающей среды, в древесине установится равновесная влажность. Например, в жилом доме при нормальных условиях эксплуатации влажность древесины в стенах и перекрытиях колеблется от 8 до 18%.

Природную способность впитывать и отдавать влагу, в зависимости от градиента влажности, древесина сохраняет многие десятки лет, а соответственно за это же время будет происходить разбухание и усадка стен и проявляться действие внутренних напряжений, которые и вызовут усушечные растрескивания и коробления элементов дома. В этом можно убедиться, внимательно изучив проспекты известной компании HONKA, использующей древесину камерной сушки, и фотографию выставочного образца клееного бруса, противоречащую заявлениям некоторых производителей, что брус может трещать скорее по массиву, чем по месту склейки. Декларации же, что стены из клееного бруса не имеют усадки, опровергаются финскими компаниями.

Так, например, фирма Rovaniemi, без ссылок на исследования, признает, что стены из их бруса дают усадку в 1см на метр высоты, а фирма Vuokatti подстраховывается усадкой даже в 1,5см, а это уже уменьшение высоты стены двухэтажного дома почти на 10 см.

Следует отметить, что вертикальные трещины в деревянных элементах практически не снижают добротности дома, а горизонтальные не только снижают прочность конструктивных элементов и их теплосопротивление, но и являются каналами проникновения грибковой инфекции во внутренние слои древесины. Между прочим, до настоящего времени российские специалисты принимают за эталонное значение эксплуатационной прочности прочность древесины, прошедшей атмосферную сушку и не подвергавшейся воздействию высоких температур (Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины, 1975).

Кстати, созданная вовремя, в нужном месте и нужных размеров искусственная трещина в бревне или брусе не менее чем на 90% снижает проявление остаточных напряжений. Этот способ, упоминаемый в литературе полтора века назад, проверен на практике. Не стоит забывать и экономический аспект сушки и склеивания древесины. Принудительная сушка увеличивает стоимость пиломатериала по сравнению с брусом естественной влажности в 1,5 раза, а клееный брус поднимает цену ещё более чем в 2 раза.

Наибольшая толщина массивного или клееного бруса на рынке России и в скандинавских странах порядка четверти метра (0.27 м). Архитекторы, проектировщики, производители материалов и строители на выставках, форумах, конференциях, в публикациях единогласно заверяют, что дом, построенный из бруса такой толщины, пригоден для постоянного проживания в Северо-Западном регионе и даже севернее. Но подобные заявления абсолютно не согласуются с нормативом, определяющим комфорт жилья по теплу, содействующим энергосбережению и экономии на расходах при отоплении дома.

В строительной теплофизике известна прямая зависимость между тепловым сопротивлением и толщиной ограждающей конструкции. С допустимым приближением сопротивление можно определить через отношение толщины однослойного ограждения к коэффициенту теплопроводности материала ограждения. Если толщину рыночного бруса разделить на коэффициент теплопроводности сосны, то получится, что по российским нормативам дом из бруса в четверть метра не пригоден для постоянного проживания даже в районе… Новороссийска (44° 43" с.ш.). Для клеёного бруса, необходимо 37 см. и это без учёта щелей, трещин и т.д.

Конечно, в таком доме можно создать комфорт по теплу, если увеличить время или мощность отопления. Правда, одновременно увеличатся не только эксплуатационные расходы, но и тепловое загрязнение среды, а расходоваться будут не только деньги, но и кислород. Таким образом, из-за безграмотного, безответственного подхода разумного существа деревянный дом представляет угрозу для окружающей среды и для самого человека.

Расчёт толщины клеёного бруса можно выполнить просто, используя нормируемое значение регионального сопротивления теплопередаче (легко найти в поисковике для вашего региона) и умножить его значение на коэффициент теплопроводности для клеёного бруса = 0.16 Вт/(м*°С)

…А по шумам?

Так же, как и загрязнение окружающей среды, обременительные и всепроникающие шумы – спутники нашей цивилизации. Расчёты и практика показывают, что существует зависимость между так называемым индексом изоляции воздушного шума и массой квадратного метра однородной конструкции. Данная зависимость у специалистов носит название закона масс. Этот закон и следствия из него лучше всего понятны из примеров.

Если некая бетонная плита дает некое снижение уровня звука, то удвоение её толщины приведет к ослаблению уровня звука не в два раза, а лишь на 5 дБ. Подобный эффект можно получить заменой массивного элемента двумя самостоятельными, с меньшей объёмной массой, и с воздушным зазором между ними. Принципиально существует два типа стен: однородная тяжёлая (из бетона, цельного кирпича или каменной кладки) либо двойная, стены которой выполнены из материалов разной плотности или толщины, чтобы исключить или снизить резонанс между ними. Разработано множество рекомендаций по созданию конструкций, способных препятствовать или снижать распространение структурных и ударных шумов: гибкие связи между перекрытиями и стенами, подвесные потолки, плавающие полы и т.д.

Но на практике эти рекомендации применяются редко. На сегодняшний день мировая строительная практика разрабатывает и реализует проекты, как правило, ориентированные на ликвидность и экономию средств на стадии возведения объектов, а время требует другого подхода, ориентированного на комфортность жилья и минимизацию затрат в эксплуатационный период. Когда совершится подобный переход, то, наверное, и покупатели жилья с пониманием отнесутся к увеличению стоимости квадратного метра не менее чем на 50%. Пришла пора осознать парадокс третьего тысячелетия: отходы цивилизации всё больше снижают комфортность среды обитания, комфорт ценится всё выше, а за него надо платить.

В деревянном доме борьба с шумами ещё более осложнена. Мало того, что древесина легче бетона в 4-5 раз, но, как известно, она прекрасно проводит звук: скорость звука в древесине больше чем в кирпичной кладке, бетоне, мраморе, граните; всего на 10% меньше чем в железобетоне и на 20% - чем в стали. Именно хорошая звукопроводность древесины была использована при создании больших групп музыкальных инструментов: струнных, щипковых, духовых, ударных.

Если воспользоваться формулой ориентировочных инженерных расчётов индекса изоляции воздушного шума (Боголепов И.И. Архитектурная акустика, 2001), то требования норматива по шумам в жилых помещениях (52 дБ), удовлетворит однородная стена или перекрытие из дерева толщиной… почти в два метра!!!

Если же в эту формулу подставить толщину рыночного бруса в четверть метра, то индекс изоляции шума стеной из него будет чуть больше 40 дБ.

Таким образом, несложные расчёты и приведённые примеры убедительно показывают, что рубленные дома из хвойных пород со стенами толщиной в четверть метра, а тем более тоньше, не обеспечивают нормативных значений комфорта по теплу и шумам в домах для постоянного проживания в подавляющем большинстве регионов России.

По сути, речь идёт о создании нового направления в строительной индустрии. Начинать надо с системного наведения порядка в действующих нормативных документах. Нужны типовые проектные решения, учитывающие многообразие российских факторов. Нужна типология современного жилья, рекомендации по применению материалов, порядок в сертификации и параметры качественных показателей. Всё это создаст основу для индустриализации нового поколения в малоэтажном строительстве. Индустриализация процесса, это единственный путь, так как строительство в традиционном его исполнении ожидаемого эффекта не даст.

Необходимо создать инновационную отрасль малой стройиндустрии, на базе которой появится реальная возможность не только закрыть потребность в материалах и изделиях для жилищного строительства. Очевидно одно, что только процесс индустриализации и перенос основных строительных работ в заводской цех позволит обеспечить качество жилья, его энергоэффективность, экологичность, возможность оснастить современными системами жизнеобеспечения и сделает жизнь комфортнее, а дома доступнее.

В статье использованы советы инж. Лудикова В.И.

Дерево как строительный материал | Деловой квартал

Дерево как строительный материал использовался всегда. Строили дома, церкви, крепости. Даже когда его теснили камень и кирпич, деревянными оставались балки, стропила, колонны. Легкое, доступное, простое в обработке, прочное и долговечное, дерево любили за универсальность. Красота текстуры и богатство оттенков древесины в сочетании с прекрасными теплотехническими характеристиками, способностью абсорбировать запахи и регулировать микроклимат в помещении создали ему репутацию самого гуманного материала, положительно влияющего на физическое и психологическое состояние человека.

Достоинства дерева напрямую связаны с его естественным происхождением; этим же обусловлены и недостатки. Дерево как строительный материал подвержено горению, гниению, заражению грибком и прочим напастям. Неоднородная структура, изначальная высокая влажность делают его зависимым от предварительной подготовки (сушки) и условий эксплуатации. В плохо высушенной древесине возникают напряжения между слоями разной степени влажности, что приводит к изменению внутренней структуры, деформациям, растрескиванию. Даже в специальных условиях практически невозможно высушить древесину толщиной более 10–15 см. При строительстве зданий из дерева требуется значительное время, чтобы материал в конструкциях окончательно выcox и дом дал уcaдку, только после этого можно вести отделочные работы. Кроме того, габариты конструкций из цельной древесины всецело зависят от исходных размеров бревна. Словом, неизбежны были поиски технологии, способной сохранить достоинства дерева и минимизировать его недостатки.

МАТЕРИАЛ С КАЧЕСТВЕННО НОВЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ

В 1906 году Отто Хетцлер изобрел клееную древесину. Идея состояла в том, что хорошо просушенные доски склеивались между собой в объемные блоки. Но надежность соединения полностью зависела от качества клея и его устойчивости к внешним воздействиям, поэтому до середины ХХ века новая технология не получила широкого распространения. Только с изобретением полимерных клеев на резицино-формальдегидной основе деревянные клееные конструкции стали завоевывать мир. Совершенствование клеевых составов продолжается до сих пор. Созданы соединения на основе поликонденсации (фенольные и аминопластиковые клеи), они не подвержены разрушительному влиянию агрессивной среды, влаги, грибков и насекомых, устойчивы при пожаре и не допускают расслоения несущих элементов при повышенных температурах.

Сегодня у производителей есть возможность выбирать вид клея с учетом породы древесины, типа конструкции, условий ее эксплуатации. Надежность современных клеев такова, что при испытании на сдвиг опытных образцов в большом проценте случаев деформация идет по древесине, а не по соединению. Технология клееной древесины позволила создать строительный материал, обладающий более однородными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, чем у натурального дерева.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ

БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ КЛЕЕНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Совершенствование клеевых составов сделало возможным создание большеразмерных конструкций длиной до 40–60 м и высотой до 2 м, которые широко применяются во всем мире для перекрытия большепролетных сооружений самого различного назначения. На сегодняшний день максимальный перекрытый с помощью КДК пролет составляет 150 м. Несущие конструкции из клееной древесины обладают качествами, благодаря которым они потеснили, а в некоторых областях и полностью заменили металлические и железобетонные.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА НЕСУЩИХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ:

Деревоклееные конструкции практически всегда выступают в качестве главного выразительного элемента интерьера или экстерьера здания, соединяя функциональность и декоративность. Эстетический потенциал дерева как строительного материала может быть органично использован в зданиях самой разной стилистической направленности – от традиционной и этнической архитектуры до модернистской с акцентом на высокие технологии. Уникальные свойства КДК сделали их едва ли не самыми популярными конструкциями при строительстве стадионов, торговых комплексов, концертных залов, выставочных центров, промышленных зданий, мостов, аквапарков и бассейнов. Чем больше перекрываемый пролет, тем более эффективно применение деревянных клееных конструкций.

При небольших пролетах, до 24 м, при одинаковой несущей способности металлические конструкции сравнимы с деревянными. Но при увеличении размеров расход металла возрастает многократно, что делает такие конструкции «золотыми», особенно если учесть стоимость огнезащитного покрытия, которое иногда равно стоимости конструкции. Для перекрытия больших пролетов идет примерно одинаковое количество кубометров клееных деревянных конструкций и тонн металла при практически двукратной разнице в цене. В случае с железобетоном сама конструкция стоит столько же, сколько и деревянная, но ее значительный вес (в 4–5 раз больше, чем у деревоклееных аналогов) требует серьезного усиления фундаментов и опор, что приводит к удорожанию всего сооружения, также существенно выше энерго- и трудозатраты на транспортировку и монтаж железобетонных конструкций. Напротив, легкость, прочность и высокая степень заводской готовности КДК позволяет быстро монтировать здание, а при необходимости – разобрать и перенести его на другое место. Несущие конструкции из клееной древесины не требуют дополнительной отделки, что также приводит к снижению затрат при возведении зданий.

В результате использование КДК дает снижение стоимости покрытий на 10–30%, общей стоимости проектирования и строительства – на 15–25%, стоимости эксплуатации – на 20–70% по сравнению с металлом и железобетоном. Особо необходимо отметить прекрасные эксплуатационные показатели деревянных клееных конструкций в зданиях с повышенными требованиями к коррозионной стойкости, такими как склады удобрений, противогололедных реагентов и других химикатов, а также в мостах, бассейнах и аквапарках. Срок службы КДК в химически агрессивных средах во много раз больше, а затраты на поддержание конструкций в рабочем состоянии значительно меньше, чем при возведении подобных сооружений из металла или железобетона. Самым парадоксальным качеством клееной древесины можно считать ее высокую огнестойкость. Дерево – горючий материал, но поведение КДК при пожаре позволяет считать их более безопасными, чем конструкции из металла и железобетона. Горение массивной клееной древесины происходит с постоянной скоростью – от 0,6 до 0,7 мм в минуту.

Таким образом, за час может сгореть максимум 42 мм по периметру конструкции. При значительных размерах КДК подобное уменьшение сечения при расчетном уменьшении нагрузки на конструкцию во время пожара примерно на 30% не приводит к потере несущей способности в течение нормированного времени огнестойкости, что дает возможность эвакуировать людей. Тогда как сталь уже при температуре 550°С меняет все свои механические характеристики, а при 700° теряет более 80% несущей способности: модуль упругости резко падает, начинаются сильные деформации, что ведет к разрушению конструкции. Поэтому в КДК наиболее уязвимы металлические соединения: опоры, закладные элементы, а также детали, вклеенные на эпоксидных клеях, которые перестают работать при внутреннем прогреве уже при 60°. Их приходится защищать деревянными накладками и вспенивающимися огнезащитными составами. Во всем мире ведутся исследования в области химической противопожарной обработки, которая позволяет ощутимо задержать начало горения дерева и распространения фронта обугливания. Например, в этом году компаниями «А+Б» и «ТВТ-Стройинвест» был получен сертификат на бесцветный кроющий состав «Феникс», образующий при пожаре вспененную оболочку и не дающий конструкции загореться в течение 30 минут (Ко (30) СНиП 21-01-97) и столько же времени препятствующий распространению огня по конструкциям.

Срок службы КДК подтверждается опытом эксплуатации объектов в течение 55 лет. Разумеется, есть множество примеров, когда деревянное сооружение стоит сто и более лет, но все зависит от условий эксплуатации. Соблюдение нескольких ключевых правил защиты конструкций от влаги, огня и гниения делают КДК практически вечными. Параллельно с развитием технологий производства и защиты КДК идет поиск новых, более совершенных архитектурных и конструктивных решений, расширяющих функциональные возможности клееной древесины. Во всем мире клееные деревянные конструкции выделены в отдельную категорию. В учебных заведениях существуют специальные отделения или группы, занимающиеся изучением и проектированием клееных конструкций.

Точно так же есть проектные бюро, занимающиеся только этим направлением, в них работают специалисты, прекрасно чувствующие специфику и возможности клееной древесины. В результате идет постоянное обогащение типологии и формообразования клееных деревянных конструкций. Увеличиваются величины перекрываемых пролетов, разрабатываются новые узловые соединения элементов, новые формы покрытий из клееной древесины. Одним из основных направлений поиска стали пространственные большепролетные покрытия. В подобных системах нагрузка распределяется более равномерно, что позволяет создавать изящные ажурные конструкции. Изготовление таких структур требует высочайшего качества производства и точности монтажа. К сожалению, современный уровень развития российского рынка КДК не позволяет широко использовать подобные конструкции, но темпы его развития внушают надежду на качественный прорыв в самое ближайшее время.

КДК В РОССИИ

История КДК в России достаточно драматична. В ней были периоды подъемов и спадов, не имеющие отношения к объективным качествам конструкций и общемировым тенденциям в их развитии. В послевоенные годы на фоне нехватки металла дерево как строительный материал благодаря доступности и дешевизне начало активно использоваться при восстановлении разрушенной страны. Но вскоре по инициативе Н. Хрущева был взят курс на массовое применение сборных железобетонных конструкций. Только в середине 1970-х годов точно таким же волевым решением ЦК партии для решения проблем сельского хозяйства были выбраны клееные деревянные конструкции. В стране построили 26 заводов по изготовлению типовых КДК, создали специализированные научные лаборатории и проектные группы.

В течение 15 лет это направление активно развивалось, разрабатывались нормативные документы. Был накоплен большой опыт в производстве и строительстве, разработаны и апробированы уникальные конструктивные решения, такие как система армирования деревянных клееных конструкций, созданная сотрудниками ЦНИИСК им. Кучеренко. В 1990-е годы из-за общего кризиса в стране производство КДК было практически прекращено, большая часть заводов закрыта, научно-исследовательская база сократилась до двух лабораторий. На фоне бурного всплеска во всем мире интереса к применению клееных конструкций наступивший спад отбросил Россию назад. В конце 1990-х началось восстановление отрасли. Постепенно реконструировались уцелевшие заводы, из года в год росли объемы производства.

На сегодняшний день действуют порядка 20 заводов по изготовлению клееных конструкций, из них большепролетные КДК делают только шесть: в Волоколамске (компания «Сокофекс-Древстрой»), в Королеве (ДСК 160 «Стройконструкция-2»), в Нижнем Новгороде (ЗАО «78 Деревообрабатывающий комбинат Н.М.»), в Смоленске (ООО «Сафоноводрев»), в Новосибирске (ООО «Стилвуд») и в Гомеле, Беларусь («Гомельский комбинат строительных конструкций»). Появляется все больше зданий, построенных с использованием КДК. Это уникальные архитектурные сооружения, нередко поражающие своими конструктивными решениями даже иностранных специалистов. Тем не менее, пока рано говорить о формировании культуры клееных конструкций в России. Потенциальная емкость российского рынка превышает нынешний уровень производства почти в 100 раз. Как скоро удастся наверстать упущенное и вывести производство КДК на среднемировой уровень, сейчас сказать невозможно. Слишком много объективных и субъективных факторов необходимо преодолеть. Стереотипы в восприятии деревянных конструкций, как со стороны проектировщиков, так и со стороны заказчиков, постепенно уступают место пониманию преимуществ дерева как строительного материала перед металлом и железобетоном.

Каждый новый пример использования КДК доказывает их высокие технико-эксплуатационные качества. Значительно сложнее преодолеть технологическую отсталость заводов-изготовителей, нуждающихся в комплексном переоснащении. Из-за несовершенства оборудования, мелкооптового производства и неразвитости рынка отечественные КДК имеют на 15–20% большую, чем в Европе, стоимость, что снижает их конкурентоспособность. Но основные проблемы клееных деревянных конструкций лежат в правовой, нормативной сфере, которая, к сожалению, завязана на безнадежно забуксовавшую общегосударственную программу перехода на систему технических регламентов. Вероятно, еще какое-то время согласование каждого объекта с применением большепролетных КДК будет проходить в экстремальных условиях борьбы с отсталостью норм пожарной безопасности, полностью не соответствующих реальным свойствам клееной древесины – материала ХХI века.

Смотрите также:

Что и как можно построить из различных видов дерева

В России издавна используют дерево для строительства. Оно отлично подходит для областей с любым климатом. И в наши дни этот традиционный материал часто применяют при сооружении красивых и теплых домов. Его особые свойства позволяют достичь в помещениях высокого уровня комфорта.

Наши предки весьма тщательно относились к выбору и подготовке древесины для сруба. Строительный лес заготавливали обычно зимой или в начале весны, «пока дерево спит, и лишняя вода в землю ушла»

За последние годы на рынке загородного домостроения появилось много новых материалов и технологий. Тем не менее, дома из дерева продолжают оставаться наиболее популярными среди индивидуальных застройщиков. Во многом эта популярность объясняется тем, что в нашей стране лес является наиболее дешевым строительным материалом. Кроме того, именно в дереве можно воплотить архитектурные особенности и художественные образы, продиктованные национальными традициями русского зодчества. Безусловно, большое значение имеет естественное природное происхождение, которое и определяет экологическую чистоту деревянных строений, хорошую воздухопроницаемость. Наконец, дерево – отличный теплоизолятор. Это позволяет поддерживать внутри рубленого дома оптимальное соотношение температуры и влажности. В деревянном доме легко дышится, приятно и комфортно в любую погоду.

Наши предки весьма тщательно относились к выбору и подготовке древесины для сруба. Отбирали только спелую, здоровую древесину, без гнили и червоточин, примерно одинаковой толщины, с ровной поверхностью. Строительный лес заготавливали обычно зимой или в начале весны, «пока дерево спит, и лишняя вода в землю ушла».

Древесину вывозили из леса и сразу же очищали от коры. Известно, что свежерубленная древесина в зимний период имеет влажность 30%. Но для изготовления сруба пригодна подсушенная древесина (18–20 процентной влажности). Чтобы получить такую древесину, ее выдерживали под навесом. Бревна укладывали в штабеля на подкладки, чтобы обеспечить сквозное проветривание. Кору, опилки и прочие отходы сжигали, чтобы обезопасить заготовленные бревна от жука-древоеда.

Сегодня лес заготавливают примерно так же, по всем правилам традиционного деревянного домостроения.

Для изготовления рубленых домов обычно применяют лесные материалы хвойных пород: сосну, ель, лиственницу, кедр и пихту. Древесина хвойных пород превосходит по прочности древесину большинства распространенных лиственных пород и меньше подвержена загниванию. Стволы хвойных пород имеют более правильную форму, что позволяет полнее использовать их объем.

Сосна отличается наибольшей прямизной ствола, минимальным количеством сучков и хорошими техническими свойствами. При высокой стойкости к загниванию тем не менее имеет тенденцию к «посинению» (при повышенной влажности, особенно в июле-августе). Синева сама по себе не изменяет физико-механических свойств древесины, но портит внешний вид. Сосна является самым распространенным материалом для строительства деревянных домов, как у нас, так и в Европе.

Ель реже используется в строительстве. В сухом состоянии древесина ели по прочности почти не уступает древесине сосны. Ель более подвержена загниванию, но значительно меньше синеет. Она хуже других древесных пород сопротивляется влаге, поэтому ее предпочтительнее использовать для внутренней отделки. Ель имеет немного более рыхлую структуру, но за счет этого несколько теплее, чем сосна. Хотя ее потребительские свойства несколько хуже подходят для изготовления рубленых стен ввиду меньшей плотности и меньшего содержания смол, тем не менее, еловый лес может быть рекомендован для изготовления несущих элементов перекрытий (балки, слеги). На мировом рынке ель котируется выше сосны. Для хвойной породы ель недолговечна – редко растет более 200 лет.

Лиственница прочнее, плотнее и более стойка против загнивания, чем сосна, но труднее обрабатывается и легко раскалывается. Она идеально подходит в качестве стенового материала, используется как материал для конструкций (балки, ендовы, стропила, затяжки и т. п.). Лиственница более устойчива к сырости, ценится очень высоко, в 2–3 раза дороже сосны. Лиственница – единственное дерево, не гниющее в морской воде.

Для изготовления сруба применяется лес диаметром от 26 см до 40 см, а иногда и выше. Выбор диаметра бревна зависит от желания и финансовых возможностей заказчика, от климатических условий и сезонности эксплуатации дома; а также от требований к внешней эстетике рубленого дома.

Кроме толщины бревен, немаловажным эстетическим показателем к использованию бревна является его сучковатость. У сосны в нижней части ствола практически нет сучков, поэтому наиболее дорогим, но и более качественным, является так называемый комлевый спил – нижние 6–8 метров ствола.

В России наиболее распространенным является круглый профиль бревна, так называемый кругляк, кроме этого, можно использовать кругляк с протесом, то есть протесанное на один кант с внутренней стороны бревно. Но следует иметь в виду, что это очень трудоемкая работа, ведущая к удорожанию стоимости сруба.

В Скандинавии находят широкое применение бревна, отесанные на два канта. Стены фактически являются прямыми как снаружи, так и изнутри, но при этом не теряется эстетика ручной рубки дома.

Первая операция по подготовке бревна к изготовлению сруба – его окорка и острожка. Очистка бревна от коры, как правило, выполняется без применения механизированного инструмента. Острожка, наоборот, делается при помощи электрических рубанков. В настоящий момент осваивается технология окорки бревен без повреждения заболони и без последующей острожки. Заболонь – верхний, наиболее плотный слой дерева, который выполняет защитную функцию. Сохранение этого слоя позволяет снизить образование трещин и избежать других дефектов древесины. Чаще всего при окорке на бревне остаются небольшие участки луба при незначительных повреждениях древесины. После высыхания луб темнеет, и бревно приобретает характерную для не строганных бревен пегую окраску. Некоторые заказчики отказываются от острожки бревен ради этой характерной окраски и во избежание повреждения волокнистой структуры дерева. Однако следует помнить, что луб наиболее подвержен гниению, поэтому в большинстве случаев бревно остругивают.

Для предохранения древесины от гниения вся поверхность бревна обрабатывается тонким слоем антисептика. А торцы бревен, чашки, паз, пропилы, штробы и места протески пропитываются наиболее тщательно, так как там нарушена волокнистая структура древесины. При помощи антисептика бревнам можно придать цветовой оттенок по выбору заказчика.

Древесина как строительный материал для дома

Древесина является традиционным и можно сказать, незаменимым строительным материалом. Наряду с экологичностью, природной красотой и способностью «дышать» и создавать благоприятный микроклимат она обладает целым рядом положительных свойств.

 

Без дерева как без рук

Строительные конструкции изготавливаются в основном из древесины хвойных пород, которые отличаются от лиственных большей прямослойностью волокон и наличием смол. Вместе с тем, высокая прочность древесины твердых лиственных пород позволяет использовать её для изготовления соединительных элементов (нагелей, шпонок, накладок), а также ответственных опорных деталей.

До 95% массы дерева составляют ориентированные вдоль ствола состоящие из пустотелых оболочек отмерших клеток волокна. Их стенки представляют собой многослойное сплетение волокон молекул целлюлозы, формирующих каркас и обеспечивающих прочность. Между собой волокна склеены межклеточным веществом лигнином. Упрощенно структуру древесины можно сравнить со склеенными между собой в пучок соломинками. Что позволяет понять истоки всех характеристик.

Влажность строительной древесины

Важнейшим параметром конструкционной древесины является влажность. Древесина обладает способностью впитывать в себя воду и терять её по мере снижения относительной влажности окружающего воздуха. От количества влаги в древесине в значительной мере зависят и ее свойства.

Влага может быть свободной, гигроскопической и химически связанной. Свежесрубленное дерево имеет до 80-100% влажности. Для строительных целей используется древесина с влажностью в пределах от 8 до 20%. Стандартным показателем считается 12%, именно при ней нормируются все другие параметры древесины как строительного материала.

Особенностью свободной влаги является то, что она покидает дерево достаточно легко и без особых последствий. Снижение влажности до 30% достигается воздушной сушкой в штабелях. Достаточно вспомнить, что промокшее под дождём дерево высыхает за несколько часов. Оставшаяся влага испаряется медленно и, чтобы высушить дерево естественным путём, требуется несколько лет.

Суть различия между свободной и гигроскопической влагой заключается в том, что при испарении первой изменяется только вес дерева, а при испарении второй ещё и объём, происходит усушка.

Движение и потеря влаги при высыхании происходит как поперек, так и вдоль волокон, однако с большей интенсивностью влага перемещается вдоль волокон. Поэтому именно торцы обычно нуждаются в дополнительной защите. Потеря влаги поперек волокон приводит к состоянию, когда наружные слои высохли, а внутренние остаются сырыми. Возникающие внутренние напряжения являются причиной растрескивания и коробления.

Наиболее трудным и ответственным является процесс сушки от 30% влажности и ниже. Важно, чтобы наружные и внутренние слои сохли равномерно. Такие условия возможны только при мягком режиме сушки, когда все процессы происходят медленнее. Экономически такой процесс менее выгоден производителю, поэтому так трудно бывает найти по-настоящему качественно высушенный пиломатериал.

При намокании уже высушенной древесины она набухает и увеличивается в объёме, а её прочность снижается. При этом в стесненных условиях (в полу или стене) могут возникнуть значительные внутренние напряжения, которые приведут к деформациям (выпучиванию) деревянных элементов и конструкций. Важно знать и то, что чем плотнее древесина, тем больше размеры усушки и разбухания при прочих равных условиях.

При сильном увлажнении снижается и биостойкость древесины, что приводит к быстрому появлению и развитию плесени и грибка. С плотностью и влажностью тесно связана способность древесины удерживать металлические крепления. Чем больше плотность, тем выше сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа. Влажность облегчает забивание гвоздей.

Преимущества дерева как строительного материала

Вес. Используемая в строительстве древесина хвойных пород (средней плотности 500 кг/м3) почти в 16 раз легче стали и в 5 раз легче бетона, что позволяет значительно снизить затраты на транспортировку и обходиться без тяжёлых грузоподъемных механизмов.

Удельная прочность. Является одним из показателей эффективности применения конструкций из различных материалов. У древесины он всего на 4,4% меньше стали и более двух раз выше бетона. Что подтверждает целесообразность применения деревянных конструкций наравне с металлическими там, где собственный вес имеет решающее значение.

Эластичность и вязкость. Из всех традиционных строительных материалов только древесина, обладая высокой эластичностью, позволяет зданию реагировать на неравномерную усадку без появления и развития трещин. Вязкий характер разрушения таких конструкций позволяет перераспределять усилия, исключая возможность мгновенного обрушения.

Температурное расширение. Температурное расширение древесины при нагреве значительно меньше, чем у других строительных материалов. Именно поэтому исчезает необходимость расчленять деревянные конструкции на блоки ограниченной длины путём устройства температурных швов.

Теплопроводность. Малая теплопроводность делает древесину идеальным с точки зрения энергосбережения строительным материалом. Коэффициент теплопроводности поперек волокон в 6 раз ниже, чем у стандартного керамического кирпича, в 2 раза ниже, чем у газо- и пенобетонов плотностью 800 кг/м3. Поэтому при одинаковой толщине стен дом из дерева всегда будет теплее.

Химическая стойкость. Деревянные конструкции применяются там, где бетон и сталь разрушаются уже через два-три года. Объясняется это тем, что целлюлоза как основной компонент дерева представляет собой химически стойкое и нерастворимое во многих традиционных растворителях и органических кислотах вещество. Её могут растворять только растворы, которые в повседневной жизни не встречаются. В отношении химической стойкости с древесиной могут конкурировать лишь некоторые виды полимеров.

Простота обработки. Древесина легко режется, пилится, строгается, фрезеруется, сверлится и гвоздится, легко поддается термической обработке. Пластичность позволяет придавать конструкциям из древесины криволинейные формы.

Акустические качества. Доказательством служит то, что лучшие театры мира имеют в зрительных залах облицовку стен и потолков из древесины.

Недостатки дерева в строительстве

Свойство ползучести. Известно, что при быстром, мгновенном действии нагрузки древесина сохраняет значительную упругость и подвергается сравнительно малым деформациям. При длительном действии неизменной нагрузки ее деформации существенно увеличиваются.

Неоднородность строения. Дерево в поперечном сечении состоит из совершенно разных по своим механическим свойствам частей: слабая сердцевина, прочная ядровая древесина, влажная заболонь, пористая кора. К тому же имеет естественные пороки (сучки, свиль и косослой), что приводит к нестабильности характеристик. Сучок изменяет направление, либо прерывает волокна, значительно влияя на прочность. В этом месте возникают наибольшие напряжения. Сильно снижает прочность и наклон волокон древесины относительно оси ствола (косослой). При их отклонении всего на 6-10% от продольной оси сопротивление растяжению снижается в полтора раза, а изгибу на 20%.

Подверженность биопоражению. При наличии влажности более 18%, кислорода и положительной температуры возникают благоприятные условия для развития грибов и быстрого разложения древесины. Таким образом, если обеспечить древесине влажность не более 15-18%, она гнить не будет. При отсутствии свободного кислорода (в воде) древесина также не гниёт.

Горючесть. Температура воспламенения древесины 230°С, устойчивого горения 260°С, при нагревании до 800-900°С происходит термическое разложение с образованием угля. С наружной стороны дерево быстро обугливается, что сильно замедляет процесс горения ввиду малой теплопроводности «угольной шубы» (её коэффициент теплопроводности в 2,5 раза ниже древесины) и появления слоя золы, препятствующего поступлению кислорода. Поэтому массивные деревянные конструкции (брус сечением 200х200 мм или бревно диаметром 220 мм) имеют достаточно высокую огнестойкость, существенно превышающую огнестойкость стальных конструкций.

Таким образом, если отбросить ставшие в последние годы актуальными требования к экологичности, безопасности процесса утилизации и возобнавляемости, остаются только характеристики дерева как строительного материала и голые цифры. Так вот эти факты подтверждают, что перспектив прекращения использования древесины в строительном процессе нет. Слишком многим человечество обязано этому материалу.

 

Виды древесины, их физико-механические свойства, характеристики отдельных пород

Внешне древесина выглядит как плотный волокнистый материал, входящий в состав ствола, корней и ветвей деревьев любой породы. Различные виды древесины отличаются механическими свойствами, теплопроводностью, рисунком колец, цветом.

Несмотря на различия, практически любой вид приносит человеку свою пользу, используется в строительстве, для отопления, украшения жилья и во многих других целях.

Не забудь поделиться с друзьями!

Содержание статьи

Древесные породы и их применение

Отдельные виды деревьев и их породы классифицируются по целому ряду признаков. Наиболее известное деление – на лиственные и хвойные породы. Выделяют виды, произрастающие на территории нашего государства и других стран. С экономической и географической точки зрения это очень важное деление, поскольку стоимость привозной древесины может быть выше отечественной в некоторых случаях.

Лиственные породы в свою очередь разделяют по форме: кольцесосудистые и рассеянно-сосудистые. А последние могут отличаться мягкой или твердой древесиной.

Кольцесосудистая древесина (ясень, акация, вяз, дуб, фисташка) получила такое название, поскольку наиболее крупные сосуды расположены в ней ближе к центру, в ранних зонах годичных колец. В рассеянно-сосудистых породах (бук, граб, рябина, клен) крупные сосуды рассредоточены более-менее равномерно. От этого меняется рисунок древесины.

И лиственные, и хвойные деревья широко применяются в домостроении и других областях строительных технологий. Из них традиционно изготавливаются такие элементы строительных конструкций, как стены, обвязки, перегородки, стропила и другие кровельные элементы. Их широко применяют при изготовлении оград, крылец, веранд (террас), беседок и целого ряда подсобных строений.

Ценная древесина

Говоря о различных видах, стоит упомянуть ценные породы, отличающиеся твердостью, красотой фактуры и другими положительными качествами, но встречающиеся реже, чем другие виды деревьев в каком-то конкретном регионе. К ценной древесине относят дуб, орех, ольху, карельскую березу, клен и многие экзотические виды. Они традиционно используются при отделочном декорировании, а также при изготовлении мебели и в судостроении.

Обратите внимание! Интересной фактурой и особыми физико-механическими свойствами отличаются плодовые деревья (вишня, черешня, груша, яблоня, слива, хурма и другие), поэтому их древесину тоже причисляют к ценным видам.

Из отдельных пород вишни, например, получаются замечательные инкрустированные сувениры (табакерки и другие привлекательные поделки). А мелко нарубленная щепа яблони традиционно применяется для копчения мяса и рыбы. Груша очень популярна среди резчиков по дереву, из нее делают паркет, мебель, панно, сувениры.

Механические свойства

Каждая из пород располагает определёнными физическими свойствами, среди которых особый интерес представляет их способность активно сопротивляться деформации и другим механическим воздействиям.

Механические свойства древесины традиционно понимаются как её твёрдость, плотность, прочность и упругость к изгибу. От этих качеств зависит сложность обработки дерева и функциональность будущего изделия.

Прочность и упругость

Под показателем прочности понимается способность материала сопротивляться деформационным напряжениям, приводящим к разрыву волокон (для деформации изгиба показатель прочности соответствует модулю упругости древесины).

Прочность материала критически зависит от следующих факторов:

Присутствие изъянов на древесных заготовках существенно снижает их прочность, однако в большей степени она зависит от вектора действия внешних нагрузок.

При напряжениях вдоль волокон предельные растягивающие нагрузки для большинства видов древесины составляют 130 мегапаскалей. Тот же параметр для сжимающих нагрузок соответствует 50 единицам, а для деформаций изгиба он имеет значение порядка 100 (отметим, что для скалывающих воздействий он равен всего 0,5 мегапаскаля).

Твёрдость

Этот показатель напрямую связан с предыдущим и понимается как сопротивляемость древесного материала проникновению в него другого плотного тела. Практически установлено, что твердость в продольном направлении (вдоль волокон) всегда превышает тот же параметр в поперечном разрезе примерно на 30-40 %.

Для заготовок древесины, высушенных до состояния 12-процентной влажности, она в 1,5-2,0 раза превышает твердость более сырого материала. С повышением этого показателя увеличивается и сложность обработки изделий.

Твердость конкретной породы устанавливают опытным путем по методу Бринелля, данные заносят в таблицу. В результате получается шкала твердости. В любой момент можно взглянуть на этот показатель и сделать выводы о твердости породы. Существует метод и, соответственно, шкала Янка, а также другие методы, названные именами исследователей, их внедривших, но они менее распространены.

Пластичность

При рассмотрении особенностей структуры древесины учитывается её способность удерживать в теле материала различные образцы металлических креплений и метизов, а также сопротивляемость ударному раскалыванию.

При оценке этого свойства было установлено, что для удаления гвоздей, вбитых в дерево поперек волокон, необходимо приложить усилие, примерно в 1,5 раза большее, чем забитых в его торец.

Важно! Следует учесть, что способность удерживать гвозди и другие крепления возрастает пропорционально увеличению плотности конкретного вида древесного материала.

С пластичностью напрямую связано противодействие раскалыванию, то есть сопротивляемость разделению сырого материала при забивании клина. Сопротивляемость материала к этому воздействию возрастает с повышением вязкости, а наличие изъянов типа сучков, напротив, снижает её.

Основные хвойные породы

Из хвойных пород особо следует выделить сосну, которая занимает порядка 16 % площади всех лесных массивов России. Наибольшее распространение получила так называемая сосна обыкновенная, в основной своей массе произрастающая в Крыму и на Кавказе. Древесину этой породы относят к разряду хорошо поддающихся обработке мягких материалов и чаще всего применяют для изготовления окон, дверей, а также других элементов строений (лестничных маршей, например).

Обратите внимание! Нередко этот удобный в работе вид древесного материала используется при изготовлении некоторых образцов мебели и домашней утвари.

Ещё одна из представительниц этой группы – ель (пихта) – занимает до 12 процентов всех покрытых лесом российских площадей и широко применяется в народном хозяйстве. Материал хвойной ели по причине его повышенной сучковатости поддаётся обработке с большим трудом, но, несмотря на это, он привлекает пользователя однородностью структуры, приятным белым оттенком и малым содержанием смолистых веществ.

Этот сорт часто востребован при изготовлении строительных блоков, половых досок, наличников и плинтусов. Отборная древесина ели может применяться и при производстве бытовой мебели с целью декорирования жилых интерьеров. Из её коры научились изготавливать дубильные материалы, широко применяемые в кожевенной промышленности.

Лиственница очень распространена в нашей стране и занимает большую часть лесных насаждений. Её материал обладает прекрасными физическими характеристиками и по своей плотности и прочности заметно превосходит те же показатели для сосны. Кроме того, волокна лиственницы практически не поддаются гниению и обеспечивают изделиям из этого материала высокие прочностные показатели.

Сферы использования древесины лиственницы широки. Она применяется при сооружении гидротехнических конструкций, при изготовлении свай, шпал, телефонных столбов и опорных стоек для рудников. Ещё один представитель хвойных пород (кедр) очень схож по своим свойствам с елью и может применяться для изготовления шпал, стоек, мебели и карандашей.

Древесинный материал тиса ценится за свой привлекательный внешний вид, позволяющий использовать его при изготовлении элитных образцов мебели, а также при отделке интерьеров помещений. К категории хвойной древесины следует отнести и знакомый многим можжевельник.

Экзотические древесные породы

К разряду экзотических для наших широт пород древесины следует отнести секвойю, чёрное и красное дерево, а также бакаут и палисандр. Секвойя представляет семейство самых крупных и долговечных древесных растений и встречается в основном в Северной Америке.

Известны образцы этих деревьев высотой почти 120 метров и диаметром в обхвате до 15 метров (их предполагаемый возрасте составляет около 6 тысяч лет). Секвойю успешно культивируют на южных оконечностях Крыма и в других зонах Причерноморья. По своим свойствам она напоминает российскую ель, но в отличие от той более устойчива к гниению. Её, как и африканский абач, нередко применяют при производстве мебели и карандашей, а также в отделке интерьеров.

Под наименованием «красное дерево» в общепринятой классификации понимается целый ряд прочных древесных пород (включая мербау), имеющих характерный красноватый оттенок.

Дополнительная информация: наиболее популярным и непревзойдённым по цвету и красоте сортом красного дерева считается американское махагони, встречающееся только в Центральной Америке.

Одна из разновидностей экзотической древесины под наименованием африканский падук широко применяется при производстве элитной мебели. Благодаря своим прочностным характеристикам (высокому показателю твёрдости) деревья этого сорта применяются при отделке вагонных салонов и кают.

Под чёрными понимаются породы, имеющие характерный тёмный оттенок волокон (к ним относятся элитные сорта эбенового дерева из Индии, в частности). Этот вид «цветной» древесины идёт на изготовление рояльных клавишей, корпусов духовых инструментов, а также для инкрустации элитной мебели.

Бакаут – это вечнозеленое древесное растение, нередко встречающееся в субтропиках и обладающее плотной и твердой структурой с запахом ванили. Оно с большим трудом поддается механической обработке и чаще всего применяется для изготовления особо прочных деталей станков и машин. Чем-то схожий с бакаутом палисандр очень твёрд, но зато легко полируется. Он бывает востребован при изготовлении элитной мебели, паркетных наборов и музыкальных инструментов (пианино, в частности).

Лиственные породы

Особое внимание надо уделить лиственным деревьям. После вырубки хвойного леса они заполняют опустевшую площадь. Лиственные виды древесины применяют наиболее широко и разнообразно.

Кольцесосудистые структуры

Основу лиственных пород составляют такие кольцесосудистые их представители, как карагач, ильм, ясень, вяз и дуб. Последний из этого семейства – дуб – встречается во многих местах европейской России, а также произрастает на территории южных окраин (в Крыму и на Кавказе). Особенностью его древесины является высокий показатель твёрдости, прочность и стойкость к гниению. Помимо этого, обыкновенный черешчатый дуб отличается своей способностью к изгибу, очень привлекательной текстурой и насыщенным цветом.

Ясень обыкновенный нередко встречается в большинстве регионов европейской части России. Свойства этого вида древесины очень схожи с уже рассмотренными выше характеристиками дуба (он также имеет высокий показатель твёрдости и хорошо поддаётся изгибу, то есть обладает неплохой пластичностью).

Благодаря своим свойствам ясень используется при выпуске различных образцов спортивного инвентаря (теннисных ракеток, лыж и весел), а также в автомобильной, авиационной и корабельной промышленности. Кроме того, его нередко применяют для изготовления лестничных перил и рукояток различных инструментов.

Рассеянно-сосудистые мягкие породы

Береза является древесным символом России и произрастает на её территории повсеместно. Она широко применяется в отечественной промышленности для изготовления фанеры, прикладов охотничьих и спортивных ружей, лыж и шпона. Помимо этого из берёзы делаются древесные плиты самого различного класса, паркетные полы и деготь.

Тополь, осина, ольха, ива и липа имеют очень схожее строение и благодаря своей мягкости чаще всего используются как поделочная древесина, идущая на удовлетворение бытовых и строительных нужд. Их этих древесных структур изготавливаются корыта, лопаты, домашняя посуда и целлюлоза.

Кроме того, на основе некоторых из них производится ящичная тара, вискоза, древесная стружка, игрушки и кровельная плитка.

Рассеянно-сосудистые (твёрдые)

К этой категории древесины относятся бук, грецкий орех, платан, самшит, рябина и клён, произрастающие в самых различных регионах России и Белоруссии и чаще всего применяемые в декоративных целях.

Большинство из этих пород относится к категории особо твёрдых, так что, помимо своей декоративной ценности, они отличаются высокой износостойкостью. Из некоторых сортов древесины изготавливается шпон и паркетный фриз, уксусная кислота и креозот, а на основе твёрдого и прочного ореха с красивой структурой делаются полированные паркетные плиты и ложи для ружей.

Рассмотреть здесь абсолютно все известные виды древесины не представляется возможным. Люди годами изучают отдельные породы, особенности видов деревьев, возможности их применения. При желании всегда можно найти нужную информацию и закрепить теоретические познания на практике, изучая, высаживая и обрабатывая дерево.

Преимущества древесины как строительного материала

Дерево, очевидно, является одновременно обычным и историческим выбором в качестве строительного материала. Однако в последние несколько десятилетий произошел отход от дерева в пользу инженерных изделий или металлов, таких как алюминий.


Несмотря на то, что желание не полагаться на мировые леса в строительстве является благородным, преимущества древесины как строительного материала по-прежнему перевешивают другие продукты на рынке, если смотреть на воздействие на окружающую среду и характеристики.

Характеристики Вуда

Почему дерево - хороший строительный материал?

Прочность на растяжение - Древесина является относительно легким строительным материалом и превосходит даже сталь по длине разрыва (или длине самоподдержки). Проще говоря, он может лучше выдерживать собственный вес, что позволяет использовать большие пространства и меньше необходимых опор в некоторых конструкциях зданий.

Электрическая и термостойкость - Древесина имеет естественное сопротивление электропроводности при сушке до стандартного уровня содержания влаги (MC), обычно от 7% до 12% для большинства пород древесины.(Эта проводимость, по сути, является основой для одного типа системы измерения влажности.) На ее прочность и размеры также существенно не влияет тепло, что обеспечивает устойчивость готового здания и даже безопасность при определенных пожарных ситуациях.

Звукопоглощение - Акустические свойства древесины делают его идеальным для минимизации эха в жилых или офисных помещениях. Дерево поглощает звук, а не отражает или усиливает его, и может помочь значительно снизить уровень шума для дополнительного комфорта.

Beauty - Благодаря большому разнообразию доступных пород древесина представляет собой невероятный набор эстетических возможностей, а также обеспечивает различные механические, акустические, термические свойства, а также другие свойства, которые могут быть выбраны в зависимости от потребностей строительного проекта.

Зеленое преимущество Вуда

В то время, когда экологические проблемы высоки, наблюдается тенденция к отказу от древесины в качестве строительного материала, чтобы предотвратить вырубку лесов, отчасти в качестве попытки управлять выбросами парниковых газов.

Однако более пристальный взгляд на причины такого мышления может оказаться несколько сбившимся с пути. Древесина имеет ряд преимуществ, которые помогают как строителю, так и окружающей среде.

Древесина возобновима

В отличие от бетона или металлов, дерево является строительным материалом, который можно выращивать и заново выращивать с помощью естественных процессов, а также с помощью программ пересадки и управления лесным хозяйством. Выборочная уборка и другие методы позволяют продолжить рост при уборке более крупных деревьев.

В то время как леса растут (за счет солнечной энергии), они также естественным образом и эффективно удаляют углекислый газ из окружающей среды.Это уникальный бонус для дерева.

Древесина легче перерабатывается для использования

По сравнению со строительными материалами, такими как сталь или бетон, жизненный цикл дерева оказывает меньшее общее воздействие на окружающую среду, чем его аналоги, и, как следствие, также значительно дешевле в производстве. Производство сточных вод и воздействие на окружающую среду также значительно ниже в процессах производства древесины, особенно по сравнению со сталью.

Многие лесопилки используют побочные продукты из древесины (щепа, кора и т. Д.).) в качестве биотоплива для своих предприятий, чтобы снизить нагрузку на ископаемое топливо в производственном процессе, а системы измерения влажности, такие как Wagner Meters's Moisture Management and Grade Recovery Program, позволяют комбинатам максимизировать эффективность и производить меньше низкосортных материалов и отходов в процессе сушки.

По мере того, как программы лесопользования и пересадки растений продолжают расширяться, эти преимущества постоянно умножаются.

Древесина выделяет низшие летучие органические соединения

Как природный строительный материал, древесина выделяет значительно меньше летучих органических соединений (ЛОС) и отходящих газов углекислого газа, чем алюминий, сталь, бетон и пластмассы.Однако это не обязательно относится к конструкционным изделиям из древесины или композитным изделиям из древесины.

Древесина с более низким содержанием летучих органических соединений особенно полезна для домов и офисов, в которых ежедневно используются люди. Фактически, древесина выделяет естественное органическое соединение, которое расслабляет людей. Не только тепло цвета древесины создает такой привлекательный эффект.

Древесина повышает энергоэффективность

Древесина имеет более высокий уровень изоляции, чем сталь или пластик, благодаря своей естественной ячеистой структуре.Это означает, что домам и зданиям требуется меньше энергии для поддержания отопления и охлаждения, а древесина может в небольшой степени регулировать уровень влажности. (См. Ниже «Оптимизация использования древесины с помощью измерения MC».) Один источник предполагает, что паркетный пол, установленный на деревянный черновой пол, обеспечивает такую ​​же изоляцию, как и 22-дюймовый бетонный пол. (1)

Древесина поддается биологическому разложению

Одна из самых больших проблем многих строительных материалов, включая бетон, металл и пластик, заключается в том, что когда они выбрасываются, они разлагаются невероятно долго.В естественных климатических условиях древесина разрушается намного быстрее и фактически пополняет почву.

С другой стороны, понимание роли влаги и гниения древесины означает, что, когда условия для древесины оптимизированы, срок службы здания или пола может легко пережить срок службы дерева!

Оптимизация использования древесины с помощью измерения MC

Одним из наиболее важных элементов при достижении максимальной эффективности древесины с течением времени является точное понимание взаимодействия древесины с влагой.

Первым шагом в предотвращении повреждений деревянных полов и других строительных материалов на основе древесины из-за влажности является доведение каждого деревянного строительного продукта до необходимого уровня MC.

Этот процесс начинается с обжиговых печей лесопилки и продолжается до каждого завершенного строительного объекта. На каждом этапе необходимо проводить точное измерение MC, чтобы определить окончательные характеристики древесины.

Почему основное внимание уделяется MC?

Дерево - гигроскопичный материал. Он, естественно, имеет компромиссные отношения с влажностью воздуха вокруг него и всегда пытается найти баланс между своим внутренним MC и окружающими условиями.

На стройплощадке древесина должна находиться в равновесии с окружающей средой, это состояние называется равновесным содержанием влаги или ЭМС. Если строители или установщики полов начинают проект до того, как древесина приспособится к уровням относительной влажности вокруг нее, они рискуют деформироваться, скручиваться, раскалываться, иметь значительные зазоры или коробление.

Подходящим инструментом для мониторинга древесины MC является измеритель влажности древесины.

Влагомеры

в виде игл работают вместе с характеристиками электрического сопротивления древесины, измеряя точную площадь между кончиками двух металлических зондов или «штифтов», вставленных в дерево.Бесштифтовые влагомеры имеют то преимущество, что измеряют MC по всей длине доски, не вызывая повторного повреждения поверхности древесины.

Здесь, в Wagner Meters, наши бесштифтовые влагомеры разработаны с использованием технологии IntelliSense ™, что означает, что показания MC не чувствительны к поверхностной влажности или температуре и могут «сканировать» древесину на предмет MC на постоянной глубине без повреждения поверхности.

Счетчики обеспечивают простые в использовании и точные измерения MC, чтобы быть уверенным, что каждый профессионал в области строительства и напольных покрытий знает MC древесины, которую они будут использовать в процессе строительства.

В целом, древесина имеет некоторые «встроенные» преимущества при выборе материала, обладающего как экологической, так и эстетической привлекательностью, и при правильном применении управления древесиной MC, древесина может сохранять эти свойства в течение нескольких поколений.

Рассмотрим чтение, как правильно использовать влагомер.

(1) http://www.bugwood.org/intensive/wood_s_advantage.html

Ларри Лоффер - старший техник в Wagner Meters, где у него более 30 лет опыта в области измерения влажности древесины.Имея степень в области компьютерных систем, Ларри занимается разработкой аппаратного и программного обеспечения для измерения влажности древесины.

Последнее обновление 4 декабря 2020 г.

.

дерева | Свойства, производство, использование и факты

Дерево , основная укрепляющая и проводящая питательные вещества ткань деревьев и других растений и один из самых распространенных и универсальных природных материалов. Произведенная многими ботаническими видами, включая голосеменные и покрытосеменные, древесина доступна в различных цветах и ​​структурах. Он прочен по отношению к своему весу, изолирует тепло и электричество и имеет желаемые акустические свойства. Кроме того, он придает ощущение «тепла», которого нет у конкурирующих материалов, таких как металл или камень, и относительно легко обрабатывается.В качестве материала дерево используется с тех пор, как на Земле появились люди. Сегодня, несмотря на технологический прогресс и конкуренцию со стороны металлов, пластмасс, цемента и других материалов, дерево сохраняет свое место в большинстве своих традиционных ролей, и его эксплуатационные качества расширяются за счет новых применений. Помимо хорошо известных продуктов, таких как пиломатериалы, мебель и фанера, древесина является сырьем для изготовления древесных плит, целлюлозы и бумаги, а также многих химических продуктов. Наконец, древесина по-прежнему является важным топливом во многих странах мира.

Британская викторина

Строительные блоки повседневных предметов

Из чего сделаны сигары? К какому материалу относится стекло? Посмотрите, из чего вы на самом деле сделаны, проанализировав вопросы в этой викторине.

Производство и потребление древесины

С ботанической точки зрения древесина является частью системы, которая переносит воду и растворенные минералы от корней к остальным частям растения, хранит пищу, созданную в результате фотосинтеза, и обеспечивает механическую поддержку.Его производят от 25 000 до 30 000 видов растений, в том числе травянистых, хотя только от 3 000 до 4 000 видов производят древесину, пригодную для использования в качестве материала. Древесные деревья и другие древесные растения делятся на две категории: голосеменные и покрытосеменные. Голосеменные или шишковидные деревья производят мягкую древесину, такую ​​как сосна и ель, а покрытосеменные - лиственные породы умеренного и тропического климата, такие как дуб, бук, тик и бальза. Следует отметить, что различие между лиственной древесиной и мягкой древесиной верно не во всех случаях.Некоторые лиственные породы, например бальза, мягче, чем мягкие породы, например тис.

интерактивная карта географического распределения мировых лесов по категориям древесины

Интерактивная карта, показывающая географическое распределение мировых лесов, дифференцированных по категориям древесины. Щелкните заголовки отдельных легенд и примеры, чтобы просмотреть статьи о конкретных типах лесов и деревьях. Нажмите на названия континентов, чтобы обсудить их растительный мир.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Древесина - материал большого экономического значения. Его можно найти по всему миру, и его можно рационально использовать как возобновляемый ресурс - в отличие от угля, руд и нефти, которые постепенно истощаются. За счет лесозаготовок, транспортировки, обработки в мастерских и на промышленных предприятиях, а также торговли и использования древесина обеспечивает рабочие места и поддерживает экономическое развитие, а в некоторых странах - средства к существованию. Об этой важности свидетельствует сохраняющийся высокий спрос на древесину и изделия из нее.

По весу расход древесины намного превышает расход других материалов. Более половины производимого круглого леса (бревен) используется в качестве топлива, в основном в менее развитых странах. Производство бумаги и картона показало самый быстрый рост среди изделий из древесины; Ожидается, что эта тенденция сохранится по мере приближения потребления на человека в менее развитых странах к уровню потребления в развитых странах. Рост мирового населения является движущей силой увеличения потребления древесины и, как следствие, обезлесения.Истощение многих лесов, особенно в тропиках, делает сомнительным обеспечение достаточного количества древесины для удовлетворения ожидаемых потребностей. Усилия, направленные на то, чтобы остановить сокращение лесного покрова Земли и повысить продуктивность существующих лесов, создание обширных программ лесовосстановления и посадки быстрорастущих древесных пород, переработка бумаги и более эффективное использование древесины посредством исследований могут облегчить проблему поставок древесины и помогают уменьшить вредное воздействие на окружающую среду лесной промышленности.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня .

Дерево как строительный материал - типы, структура, обработка

Дерево - один из наиболее часто используемых природных строительных материалов в мире. Ряд ценных свойств, таких как низкая теплопроводность, небольшая насыпная плотность, относительно высокая прочность, способность к механической обработке и т. Д., Делают древесину известным строительным материалом.

Древесину можно использовать наиболее экономично, не тратя впустую производные от нее. Даже опилки, полученные при распиловке древесины, также могут быть использованы для производства древесноволокнистых плит, бумаги и т. Д.

В этой статье мы собираемся обсудить классификацию и структуру дерева, а также о переработке древесины от вырубки дерева до консервации древесины.

Виды деревьев для производства древесины

Деревья подразделяются на следующие типы в зависимости от способа их роста.

  1. Экзогенный
  2. Эндогенный

1. Экзогенный

Экзогенные деревья - это деревья, растущие вовне.Горизонтальный разрез такого дерева содержит несколько колец, которые представляют собой не что иное, как годичные кольца. Эти кольца можно использовать для предсказания возраста дерева. Большинство экзогенных деревьев можно использовать во многих инженерных целях.

Экзогенные деревья подразделяются на следующие типы.

Рис.1: Экзогенное дерево

Хвойные породы

Хвойные деревья - это не что иное, как деревья из мягкой древесины, которые также называют зелеными деревьями. Древесина этих деревьев светлая, легкая по весу, малоплотная и плохо защищающая от огня.

Примеры: сосна, ель, красное дерево, ель, деодар, кедр и т. Д.

лиственные

Лиственные деревья - деревья твердых пород. Листья у этого типа деревьев обычно широкие, осенью опадают, а весной растут. Для строительных целей больше всего подходят лиственные деревья. Древесина лиственных деревьев темного цвета, плотная, наиболее тяжелая и пожаростойкая.

Примеры: клен, красное дерево, дуб, тик, орех, бабул и т. Д.

2. Эндогенный

Эндогенные деревья - это деревья, растущие внутрь, которые содержат волокнистую массу в продольном сечении. Древесина из этих деревьев используется в некоторых ограниченных инженерных целях.

Примеры: бамбук, пальма, тростник и т. Д.

Рис. 2: Эндогенное дерево

Структура дерева

Структура дерева может быть разделена на две категории:

  1. Макроструктура
  2. Микроструктура

1.Макроструктура

Структура дерева, видимая невооруженным глазом, называется макроструктурой дерева. Макроструктура дерева содержит следующие компоненты

Рис. 3: Макроструктура дерева

Пробковая

Сердцевина или самая внутренняя часть дерева называется сердцевиной.Он содержит целлюлозные ткани, которые помогают растениям расти в молодом возрасте.

Сердце из дерева

Сердце дерева - это участок вокруг сердцевины темного цвета, содержащий несколько годовых колец. Он очень твердый и придает дереву жесткость. Древесина сердца используется в нескольких инженерных целях из-за ее прочности и долговечности.

Заболонь

Заболонь древесины содержит внешние годовые кольца. Это указывает на недавний рост дерева и имеет светлый цвет.Он содержит сок, который помогает в росте локонов.

Слой камбия

Слой камбия содержит сок, который через некоторое время превратится в древесину. Он не должен подвергаться воздействию атмосферы, иначе дерево может погибнуть.

Внутренняя кора

Защитный слой камбиевого слоя известен как внутренняя кора.

Внешняя кора

Самый внешний слой секции дерева называется внешней корой или корой. Он содержит клетки древесного волокна.

Медуллярные лучи

Лучи, идущие от сердцевины к слою камбия, известны как сердцевинные лучи. Эти лучи удерживают вместе годовые кольца заболони и сердцевины.

2. Микроструктура

Микроструктура дерева может быть видна только при большом увеличении. Он содержит ячейки разной формы и размера. Эти клетки отвечают за многие действия, такие как перенос питательных веществ от ствола к ветвям, прочность дерева и т. Д.

Обработка древесины

Обработка древесины включает следующие шаги

  1. Рубка деревьев
  2. Приправа древесины
  3. Преобразование древесины
  4. Консервация древесины

1.Валка деревьев

Рубка деревьев - это не что иное, как рубка деревьев, пригодных для инженерных целей. Валку следует производить, когда дерево созреет. Только тогда он содержит больше сердцевины, чем заболони. Идеальный возраст деревьев для рубки - от 50 до 100 лет. Лучшее время для рубки деревьев - середина зимы для равнинных участков и середина лета для холмистых мест.

Сначала делается разрез в самой нижней части ствола на той стороне, где ожидается падение дерева.Срез должен находиться за пределами центра тяжести дерева. Затем сделайте параллельный пропил, который прямо противоположен первому. Затем обвяжите верхушку дерева 4 веревками с 4 сторон.

Теперь потяните веревку с первой обрезанной стороны и ослабьте веревку с противоположной стороны. Используя две другие веревки, медленно раскачивайте дерево. Затем дерево начинает ломаться по срезам и плавно падает на землю. Обрубают ветки, снимают кору и нарезают нужных размеров.

Рис. 4: Валка дерева

2.Приправа пиломатериалов

Под выдержкой древесины понимается удаление влаги из древесины. Только что поваленное дерево содержит до 50% воды от его сухой массы. Древесина содержит свободную и связанную влагу.

Свободная влага присутствует в древесине в виде водяного пара, а связанная влага присутствует в стенках ячеек. Когда есть приправы, сначала испаряется свободная влага, и эта точка называется точкой насыщения волокна.

После точки насыщения волокна древесина будет давать усадку при высыхании, что является не чем иным, как испарением связанной влаги.

Есть два метода приправы, а именно

Рис.5: Приправа древесины

Читайте также: Различные способы выдержки древесины

3. Переделка древесины

Переделка древесины - это процесс распиловки древесины на необходимые секции. Это можно сделать с помощью силовых машин. Для экономичного преобразования древесины необходимы квалифицированные специалисты.Преобразование может быть выполнено четырьмя типами:

Обычное пиление

Это наиболее используемый и простой способ распиловки. Резка производится через сечение бруса перпендикулярно годовым кольцам. В этом случае потери древесины минимальны.

Полученные доски неодинаковы по прочности. Внешние доски содержат заболонь и дают большую усадку, в то время как доски внутренней части содержат древесину сердцевины, которая дает меньшую усадку.

Рис. 6: Обычное пиление

Тангенциальная резка

В этом типе распиловки пропилы проходят по касательной к годовым кольцам и встречаются под прямым углом. Этот метод подходит, когда годовые кольца сильно отличаются друг от друга.

Рис.7: Тангенциальная резка

Квартальный распил

При распиловке на четверть пропилы выполняются под прямым углом друг к другу. Это подходит, когда древесина не имеет отчетливых сердцевинных лучей.

Рис. 8: Распиловка на четверть

Радиальная распиловка

При этом виде распиловки разрезы производятся параллельно костным лучам в радиальном направлении. При таком способе потери древесины максимальны.

Рис.9: Радиальная распила

4. Консервация древесины

Заключительным этапом обработки древесины является консервация, которая проводится для увеличения прочности древесины, а также для защиты от грибков, насекомых и т. Д.по дереву. Обычно в качестве консервантов используются ASCU, каменноугольная смола, масляные краски, краски Solignum и т. Д.

Рис.10: Консервация древесины

Читайте также: Консервация древесины - используемые методы и материалы

.

Дерево как строительный материал; Его преимущества и недостатки

Деревянные дома Анатолии

Дерево как строительный материал; Его преимущества и недостатки

ВВЕДЕНИЕ

Для долговечности исторических деревянных зданий, строителей и Пользователи, которые занимаются этим вопросом, должны точно знать свойства древесины.

Древесина - это органический, гигроскопичный и анизотропный материал. Его тепловая, акустические, электрические, механические, эстетические, рабочие и т. д.свойства очень пригоден для использования, построить комфортный дом можно только из деревянных товары. С другими материалами это практически невозможно. Но у дерева есть минусы тоже. Ниже приводится очень краткая информация по этому вопросу.

ПРЕИМУЩЕСТВА ДЕРЕВА

Термические свойства:

Как мы знаем, многие материалы меняются по размеру и объему в зависимости от температуры изменения. Они расширяются при повышении температуры. Это означает линейный и объемное расширение.Расширение. Расширение вызывает уменьшение сопротивление материалов. Сталь неорганическая, негорючая и поэтому имеет преимущество против огня, но при использовании в зданиях расширяется и разрушается в результате увеличения тепла.

Древесина практически не расширяется при нагревании. Напротив, по эффекту от тепла он высыхает и набирает силу. Единственный раз, когда древесина немного расширяется, это когда уровень влажности ниже 0%, и это только с научной точки зрения значительное.На практике уровень влажности древесины не опускается ниже 5% даже в самом засушливом климате.

Коэффициент теплопроводности древесины очень низкий. Алюминий передает тепло 7000 раз, ворует 1650 раз, мрамор 90 раз и стекло 23 раза быстрее дерева. По этой причине из дерева делают спички, ручки фурнитура, потолки и настенные покрытия.

Удельная теплоемкость древесины высокая. Это означает, что для повышать и понижать температуру одного килограмма древесины.Дерево требует почти вдвое больше тепловой энергии, чем камни и бетон; аналогично, три раз требуется энергия для нагрева или охлаждения стали.

Акустические свойства:

Звукоизоляция зависит от массы поверхности. Дерево, как свет материал, не очень подходящий для звукоизоляции; Но он идеален для звука абсорбция. Дерево предотвращает эхо и шум, поглощая звук. По этой причине широко используется в концертных залах.

Скорость звука в лесу выше, чем в газах и жидкостях, и близка к что металлов.Потери звуковой энергии в результате трения также значительно низкое содержание древесины благодаря легкости и структуре. Благодаря таким свойствам, древесина широко используется в музыкальных инструментах.

Электрические свойства:

Сопротивление электрическому току полностью сухой древесины равно сопротивлению электрического тока. фенолформальдегид. Высушенная в духовке древесина - очень хороший электрический изолятор. Чтобы В некоторой степени высушенное на воздухе дерево такое же. К сожалению, электрическое сопротивление древесина понижается за счет увеличения влажности.Сопротивление древесины насыщен водой. Статическое электричество, опасное для здоровья человека, - это не наблюдается в дереве в отличие от металла, пластика и других материалов. Именно по этой причине древесина предпочтительнее как здоровый материал.

Механические свойства:

Древесина - легкий материал, но ее прочность довольно высока. Например, а предел прочности древесины на растяжение с удельным весом 0,6 / см3 составляет 100 Н / мм2, прочность на разрыв стали с удельным весом 7,89 / см3 составляет 500 Н / мм2.Разделив предел прочности на разрыв на удельный вес, можно получить разрывную длину и качество материала. Эта цифра означает разрывную длину материала, когда висел под собственным весом. При этом используется разрывная длина стали на строительство 5,4 км, хромированная подвижная сталь 6,8 км, закаленная носовая сталь 17,5 км, разрывная длина ели 19,8 км, клееной древесины бук 28,3 км. Для таких свойств используется древесина и клееная древесина. в широкозонных сооружениях, таких как оздоровительные центры и спортивные залы.

Эстетические свойства:

Дерево является декоративным материалом, если рассматривать его как эстетический материал. Каждый дерево имеет свой цвет, дизайн и запах, дизайн дерева действительно меняется по способу нарезки. Можно найти разные деревянные материалы по цвету и дизайну. Может быть окрашен в более темный цвет Цвета лакированные, могут иметь яркие или матовые штрихи.

Свойства окисления:

Хотя древесина в некотором роде обладает свойствами окисления, это не так окисления, наблюдаемого в металлах.Металлы ржавеют, дерево - нет. Для таких характеристики, предпочтительно использовать дерево, чтобы избежать ржавчины, когда это необходимо.

Рабочие свойства:

Дерево легко ремонтировать и обслуживать. В то время как старый лес можно восстановить особые детали из других материалов очень сложно и дорого поддерживать и отремонтировать. Поэтому их обычно утилизируют.

Вариант:

В мире насчитывается более 5000 пород древесины. Их удельный вес, макроскопические и микроскопические структуры различны.Соответственно, их физические, термические, акустические, электрические и механические свойства также разные. Благодаря такому разнообразию можно найти древесину, подходящую для потребности. Например, для теплоизоляции и звукопоглощения древесины в легкие. Точно так же тяжелые используются в строительных целях.

НЕДОСТАТКИ ДРЕВЕСИНЫ И СПОСОБЫ ИХ ИСКЛЮЧЕНИЯ

Древесина имеет некоторые недостатки, но их легко игнорировать, и устраняйте, если известна причина.

Усадка и набухание древесины:

Древесина является гигроскопичным материалом. Это означает, что он будет адсорбировать окружающие конденсирующиеся пары и теряют влагу с воздухом ниже точки насыщения волокна.

Разрушение древесины:

Агенты, вызывающие ухудшение и разрушение древесины, распадаются на две части. категории: биотические (биологические) и абиотические (небиологические).

Биотические агенты включают гниющие и плесневые грибы, бактерии и насекомые.

К абиотическим агентам относятся солнце, ветер, вода, некоторые химические вещества и огонь.

Биотическая деградация древесины:

Древесина является органическим товаром. Как и любой другой органический продукт, древесина является питательным продуктом для некоторых растений и животных. Люди не могут переваривать целлюлозу и другие волокна. ингредиенты древесины, но некоторые грибы и насекомые могут переваривать ее и использовать в качестве пищевой продукт. Насекомые просверливают в дереве отверстия и водят канаты. Даже больше Опасно, грибки вызывают частичное и даже полное разложение древесины.

Биологическая порча древесины из-за поражения гниющими грибами, растачивание древесины насекомых и морских бурильщиков при переработке и эксплуатации имеет технические и экономическое значение.

Грибы:

Необходимо дать краткую информацию о возбудителях грибков, которые необходимо принимать меры против порчи древесины.

Физиологические требования к дереворазрушающим и населяющим дерево грибам:

Благоприятная температура.

Температура должна быть 25-30 ° C для оптимального роста большинства гниющих деревьев. грибы.Но некоторые из них могут выдерживать температуру от 0 до 45 ° C.

Достаточное количество кислорода

Кислород необходим для роста грибов. В отсутствие кислорода нет грибки будут расти. Как известно, хранение древесины под водой защитит их от поражения грибами.

Влажность

Как правило, древесина не подвергается воздействию обычных грибов при содержании влаги. ниже точки насыщения волокна. Точка насыщения волокна (FSP) для разных древесина составляет от 20 до 35%, но обычно допускается 30%.

Рекомендуется, чтобы используемая древесина имела влажность не менее На 3% меньше, чем FSP, чтобы обеспечить желаемую безопасность против грибков.

Питательные вещества

Древесина является органическим соединением и на 50% состоит из углерода. Это означает, что дерево является очень подходящим питательным веществом для грибов, потому что грибы получают свою энергию от окисление органических соединений. Гниющие грибы, гниющие древесину, могут использовать полисахариды в то время как грибы для окрашивания, очевидно, требуют простых форм, таких как растворимые углеводы, белки и другие вещества, присутствующие в паренхиме клетки заболони.Кроме того, наличие азота в древесине необходимо для роста растений. грибы в древесине.

Насекомые:

Насекомые занимают второе место после разлагающих грибов по экономическим потерям, которые они причиняют. пиломатериалы и древесина в эксплуатации. Насекомых можно разделить на четыре категории: Термиты, пороховые жуки, муравьи-плотники и морские бурильные молотки.

Термиты

Есть два типа термитов: Подземные термиты повреждают древесину, т. Е. необработанный, влажный, в прямом контакте со стоячей водой, почвой, другими источниками влажность.

Сухие древесные термиты нападают и населяют древесину, высушенную до влаги. содержание от 5 до 10%. Урон от сухих древесных термитов менее подземные термиты.

Жуки-пороха

Жуки-пороха поражают твердую и мягкую древесину. В группе риска хорошо выдержан древесина, а также свежесрубленная и невысушенная древесина.

Муравьи-плотники

Муравьи-плотники не питаются древесиной. Они туннелируют сквозь дерево и создают убежище.Чаще всего они атакуют дерево при контакте с землей или дерево, которое периодически смачивается.

Пчелы-плотники

Они наносят ущерб в первую очередь неокрашенному дереву, создавая большой туннель в чтобы отложить яйца.

Морские бурильщики

Они атакуют и могут быстро разрушить древесину в соленой и солоноватой воде.

Сведение к минимуму проблем древесины:

Большинство обычно используемых стратегий защиты древесины включают сушку, покрытие и / или пропитка.

Тщательный отбор древесины

Ядро некоторых пород имеет естественную стойкость к гниению. К таким видам относятся сладкий каштан (Castanea sative Mill.), дуб (Quercus spp.), можжевельник (Juniperus виды). Заболонь никогда не бывает естественно прочной породой, почти не гниет или не гниет сопротивление и требует обработки, если требуется долговечность.

Покрытие

Покрытие обеспечивает защиту древесины, используемой как внутри, так и снаружи. Покрытие предотвращает быстрое поглощение и потерю влаги, уменьшает усадку и набухание это может привести к растрескиванию поверхности и другим проблемам.Но покрытие не полностью предотвратить изменения влажности. Покрытие замедляется, но не останавливается уровень влажности. Покрытие однотонными или пигментными пятнами защищает древесину от ультрафиолетовых лучей.

Добавление фунгицидов в покрытие обеспечивает некоторую защиту от развитие гниющих и плесневых грибов.

Изношенная пленка краски фактически увеличивает опасность разложения. Потрескавшаяся краска позволяет влаге вступать в контакт с деревянной поверхностью и создает барьер для быстрое и полное пересушивание.

Сушка

Как правило, древесина не подвергается воздействию обычных грибов при влажности. ниже точки насыщения волокна (FSP). FSP для разной древесины лежат между 20-35%, но обычно принято 30%: грибы не могут поражать древесину, используемую в помещении и в отапливаемых помещениях, так как равновесная влажность (ЭМС) намного ниже чем FSP. например 6%

Если древесина замачивается в воде, древесина впитывает воду и пропитывается ею. Наконец, в древесине больше не будет кислорода.В этой ситуации грибки не могут в них растут. Это основная причина, по которой лес какое-то время находится в воде. Кроме подводных построек, нельзя использовать полностью влажную древесину; поэтому, когда они используются без воды, они должны быть полностью высушены до ЭМС. чтобы защитить их от поражения грибком. В отапливаемых помещениях, где ЭМС лежат между 5-10%, грибки на них не выживают.

Одним из наиболее эффективных способов предотвращения разложения древесины является тщательно просушите и держите в сухом состоянии.Последний случай очень важен, поскольку даже высушенная в печи древесина быстро восстановит влагу, если ее поместить во влажную Окружающая среда.

Древесину можно сушить на воздухе или в какой-либо сушильной печи. Сама сушка воздухом не является достаточно для деревянных изделий, которые используются в отапливаемых помещениях. Поэтому сушка в печи является необходимым. Сушка в печи имеет много преимуществ: одно из них - уничтожение окрашивание или уничтожение древесины грибами или насекомыми, которые могут атаковать древесину и понизить его оценку.

Древесина, которая будет использоваться в помещении, должна быть высушена только на длительный срок. защита от гниения.

Обработка древесины консервантами

Мы можем предотвратить гниение древесины, обработав ее консервантами. Но некоторые консерванты для древесины могут нанести вред людям и другим существам. За это причина, если древесина используется на открытом воздухе в ситуациях, когда она часто мокрая или в тесноте в непосредственной близости от жидкой воды необходимо обработать древесину консервантом. химикаты для достижения длительного срока службы.

Консерванты для древесины делятся на две группы: на водной основе и на масляной основе. химикаты.

Около 75% древесины, обрабатываемой сегодня в промышленных масштабах, обрабатывается водные соли, и CCA - соединение, используемое для лечения самых больших объем древесины.

Только креозот и пентахлорфенол эффективно защищают древесину при прямом воздействии на нее. контакт с землей. Это также единственные два маслосодержащих консерванта, которые обеспечивают общая защита от гниения, вызывающего грибки, термитов, морских мотыльков и других насекомые.

Консерванты на масляной основе или на масляной основе обычно используются для обработки древесины. используется на открытом воздухе в промышленных целях; такие как связи, сваи и столбы.

В серьезной ситуации древесина обрабатывается консервантами на водной основе для например, хромированный арсенат меди и после тщательной выдержки повторно обрабатывается с креозотом.

Лечебная обработка

Древесину в процессе эксплуатации необходимо периодически восстанавливать щеткой или различными способами. другие методы.

Повторная обработка деревянных оконных рам, дверных коробок и деревянных деревянных балок и балок. иногда выполняется путем сверления отверстий в местах, где начался распад и заполнение этих отверстий подходящим обрабатывающим составом.Обработка соединения в форма твердых стержней является наиболее предпочтительной, поскольку она обеспечивает медленное высвобождение активные ингредиенты.

Повторная обработка древесины, контактирующей с землей, должна осуществляться путем применения пасты и обертывание повязками с пропиткой консервантом.

Абиотическая порча древесины:

Пожар:

Еще одним недостатком древесины является то, что она легко воспламеняется. Древесина состоит из органические соединения, состоящие в основном из углерода и водорода.Они могут сочетаются с кислородом и ожогами. Благодаря этим свойствам древесина классифицируется как горючий материал.

Если температура легковоспламеняющегося газа составляет 225-260 ° C, он горит прикосновение пламени. После ухода пламени он перестанет гореть. Если температура повышается до 250-270 ° C, горит при прикосновении пламени и горит гореть без пламени. Если температура повышается до 330 ° -520 ° C, начинается дерево. гореть самопроизвольно. Химические материалы, особенно экстракты древесины структура вызывает изменение точки горения.Например, смолистый кусок сосновый лес может загореться при более низких температурах. Помимо этого, специфические сила тяжести и масса поверхности (м2 / кг) влияют на продолжительность пламени. Дерево горит сильнее когда удельный вес, поверхностная масса и влажность увеличиваются, и наоборот.

Использование толстой древесины в качестве элемента конструкции - еще один способ расширения точка горения. Наружная поверхность горит и превращается в древесный уголь. Древесный уголь, который образуется на поверхности древесины при горении, является очень эффективным теплоизолятором.Поэтому большие бревна горят очень медленно. К тому же древесина очень хороша утеплитель тоже. Наружная поверхность древесины имеет температуру 1000 ° C, а внутренняя часть все еще 40 ° C, когда горит кусок толстой древесины. Именно по этой причине, здания с толстыми элементами конструкции, такими как балки и колонны, не легко рухнуть в огне. С другой стороны, в стальных конструкциях, поскольку тепло возрастает, сталь сталкивается с деформацией, а их сопротивление уменьшается и рушится, при использовании дерева необходимо принять профилактические меры для обеспечения безопасности против огня.В этом случае древесина не опасный материал.

Антипирены:

Невозможно сделать древесину негорючей, как неорганические материалы. В Чтобы предотвратить потенциальную опасность, древесину можно обработать огнем замедлители.

Антипирены можно разделить на две категории: покрытия и химические вещества - водорастворимые соли - проникают в структуру древесины.

Покрытия используются для уменьшения образования летучих горючих газов путем способствуя быстрому разложению деревянной поверхности на древесный уголь и воду.Oни также защищает деревянную поверхность от водорастворимых солей при высоких температурах, например, диаммонийфосфат, тетраборат аммония, ацетат натрия, силикаты щелочных металлов, бура используются против опасностей возгорания древесины. Этим можно пропитать дерево. химикаты. Этот тип процесса может способствовать усилению жжения. точка и задержка распространения и проникновения пламени.

Антипирены только уменьшают воспламеняемость древесины и замедляют или устраняют прогрессивное горение. Они не предотвращают полное возгорание при наличии внешний источник огня.В этом случае древесина не продолжает гореть после внешний источник пламени удален.

Проф. Д-р Рамазан ОЗЕН
Президент, Университет Зонгулдак Караельмас

.

Страница не найдена | О компанииCivil.Org

Перейти к основному содержанию

Дополнительное меню

О гражданском строительстве

26 февраля 2016 г. / Хасиб Джамал -
Приготовьтесь к чашам силы, древним зернам и многому другому.
.

дерева | Свойства, производство, использование и факты

Дерево , основная укрепляющая и проводящая питательные вещества ткань деревьев и других растений и один из самых распространенных и универсальных природных материалов. Произведенная многими ботаническими видами, включая голосеменные и покрытосеменные, древесина доступна в различных цветах и ​​структурах. Он прочен по отношению к своему весу, изолирует тепло и электричество и имеет желаемые акустические свойства. Кроме того, он придает ощущение «тепла», которого нет у конкурирующих материалов, таких как металл или камень, и относительно легко обрабатывается.В качестве материала дерево используется с тех пор, как на Земле появились люди. Сегодня, несмотря на технологический прогресс и конкуренцию со стороны металлов, пластмасс, цемента и других материалов, дерево сохраняет свое место в большинстве своих традиционных ролей, и его эксплуатационные качества расширяются за счет новых применений. Помимо хорошо известных продуктов, таких как пиломатериалы, мебель и фанера, древесина является сырьем для изготовления древесных плит, целлюлозы и бумаги, а также многих химических продуктов. Наконец, древесина по-прежнему является важным топливом во многих странах мира.

Британская викторина

Строительные блоки повседневных предметов

Из чего сделаны сигары? К какому материалу относится стекло? Посмотрите, из чего вы на самом деле сделаны, проанализировав вопросы в этой викторине.

Производство и потребление древесины

С ботанической точки зрения древесина является частью системы, которая переносит воду и растворенные минералы от корней к остальным частям растения, хранит пищу, созданную в результате фотосинтеза, и обеспечивает механическую поддержку.Его производят от 25 000 до 30 000 видов растений, в том числе травянистых, хотя только от 3 000 до 4 000 видов производят древесину, пригодную для использования в качестве материала. Древесные деревья и другие древесные растения делятся на две категории: голосеменные и покрытосеменные. Голосеменные или шишковидные деревья производят мягкую древесину, такую ​​как сосна и ель, а покрытосеменные - лиственные породы умеренного и тропического климата, такие как дуб, бук, тик и бальза. Следует отметить, что различие между лиственной древесиной и мягкой древесиной верно не во всех случаях.Некоторые лиственные породы, например бальза, мягче, чем мягкие породы, например тис.

интерактивная карта географического распределения мировых лесов по категориям древесины

Интерактивная карта, показывающая географическое распределение мировых лесов, дифференцированных по категориям древесины. Щелкните заголовки отдельных легенд и примеры, чтобы просмотреть статьи о конкретных типах лесов и деревьях. Нажмите на названия континентов, чтобы обсудить их растительный мир.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Древесина - материал большого экономического значения. Его можно найти по всему миру, и его можно рационально использовать как возобновляемый ресурс - в отличие от угля, руд и нефти, которые постепенно истощаются. За счет лесозаготовок, транспортировки, обработки в мастерских и на промышленных предприятиях, а также торговли и использования древесина обеспечивает рабочие места и поддерживает экономическое развитие, а в некоторых странах - средства к существованию. Об этой важности свидетельствует сохраняющийся высокий спрос на древесину и изделия из нее.

По весу расход древесины намного превышает расход других материалов. Более половины производимого круглого леса (бревен) используется в качестве топлива, в основном в менее развитых странах. Производство бумаги и картона показало самый быстрый рост среди изделий из древесины; Ожидается, что эта тенденция сохранится по мере приближения потребления на человека в менее развитых странах к уровню потребления в развитых странах. Рост мирового населения является движущей силой увеличения потребления древесины и, как следствие, обезлесения.Истощение многих лесов, особенно в тропиках, делает сомнительным обеспечение достаточного количества древесины для удовлетворения ожидаемых потребностей. Усилия, направленные на то, чтобы остановить сокращение лесного покрова Земли и повысить продуктивность существующих лесов, создание обширных программ лесовосстановления и посадки быстрорастущих древесных пород, переработка бумаги и более эффективное использование древесины посредством исследований могут облегчить проблему поставок древесины и помогают уменьшить вредное воздействие на окружающую среду лесной промышленности.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня .

Смотрите также

Сайт о Бане - проект, посвященный строительству, эксплуатации и уходу за русской баней. Большой сборник статей, который может быть полезен любому любителю бани

Содержание, карта сайта.