ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ

Пороками называют недостатки древесины, появляющиеся во вре­мя роста дерева и хранения пиломатериалов на складе. Степень влияния пороков на пригодность древесины в строительстве зависит от их вида, места расположения, размеров, а также, от назначения древесной продукции. Один и тот же порок в некоторых видах продукции делает древесину непригодной, а в других понижает ее сортность или не имеет существенного значения. Поэтому в стандартах на конкретные виды лесопродукции имеются указания о допустимых пороках.

Пороки древесины можно разделить на несколько групп: пороки формы ствола, пороки строения древесины, сучки, трещины, химиче-

ские окраски и грибковые пораже­ния и покоробленности. Ниже рассмотрены основные виды по­роков.

Пороки формы ствола легко определяются на растущем дереве, поэтому стволы таких деревьев мо­гут быть отбракованы на лесосеке. К этой группе пороков относятся сбежистость, закомелистость и кривизна ствола (рис. 3.3).

Сбежистость — значительное уменьшение диаметра по длине ствола. Нормальным сбегом счи­тается уменьшение диаметра на 1 см на 1 м длины ствола. Этот порок уменьшает выход обрезных пиломатериалов. Кроме того, в ма­териале оказывается много пере­резанных волокон, что снижает его ппочность

Закомелистость — резкое увеличение диаметра комлевой

(нижней) части ствола. Закомелистость бывает круглой и ребристой. В любом случае она увеличивает количество отходов и искусственно вызывает косослой в готовой продукции.

Кривизна ствола — искривление ствола дерева в одном или не­скольких местах. Сильная кривизна переводит древесину в разряд непригодной для строительных целей.

Пороки строения древесины представляют собой отклонения от нормального расположения волокон в стволе дерева: наклон волокон, свилеватость, крень, двойная сердцевина и др. (рис. 3.4).

Наклон волокон (косослой) — непараллельность волокон древеси­ны продольной оси пиломатериала. Это явление (особенно при боль­ших углах наклона волокон) вызывает резкое снижение прочности древесины и затрудняет ее обработку. Пиломатериал, имеющий косо­слой, обладает повышенной склонностью к короблению при измене­нии влажности.

Свилеватость — крайнее проявление косослоя, когда волокна дре­весины расположены в виде волн или завитков. Свилеватость в неко­торых породах (орех, карельская береза) придает красивую текстуру древесине; такие породы используются в отделочных работах.

Крень — изменение строения древесины, когда годовые кольца имеют разную толщину и плотность по разные стороны от сердцевины. Крень нарушает однородность древесины.

Сучки — самый распростра­ненный и неизбежный порок древесины, представляющий со­бой основание ветвей, заключен­ные в древесине. Они нарушают однородность строения древеси­ны, вызывают искривление воло­кон (свилеватость). Сучки умень­шают рабочее сечение пиломате­риалов, снижая их прочность в 1.5...2 раза (а з тонких досках и брусках и более).

По степени срастания сучков с древесиной ствола различают сучки сросшиеся, частично срос­шиеся и несросшиеся (выпадаю­щие). Особенно опасны сучки разветвленные (лапчатые) (рис. 3.5).

Здоровые сучки имеют древе­сину твердую и плотную без при­знаков гнили. Часто сучки заг-

нивают вплоть до превращения в рыхлую порошкообразную массу — это так называемые табачные сучки.

Для изготовления несущих дере­вянных конструкций используется древесина, имеющая только здоро­вые сросшиеся сучки. Количество и размещение сучков определяют сор­тность материала.

Трещины могут появляться как на растущем дереве, так и при высыха­ний срубленного дерева и пиломате­риалов. Они нарушают целостность лесоматериалов, уменьшают выход высокосортной продукции, снижают прочность и даже делают их непри­годными для строительных целей. Кроме того, трещины способствуют гниению древесины.

Различают следующие типы тре­щин: метик, морозобоина и отлуп, образующиеся на растущем дереве, и трещины усушки, образующиеся на срубленной древесине (рис. 3.6).

Метик — внутренние трещины, идущие вдоль ствола от центра к периферии; трещин может быть не­сколько как расположенных в одной плоскости, так и крестообразно.

Морозобоина — наружная открытая продольная трещина, сужаю­щаяся к центру. Такие трещины возникают при замерзании влаги в стволе во время сильных морозов.

Отлуп — полное или частичное отделение центральной части ство­ла от периферийной в результате усушки первой. Такие трещины располагаются по годовым кольцам.

Трещины усушки встречаются очень часто в древесине всех пород; они возникают в результате напряжений, вызванных неравномерной усадкой при быстрой сушке древесины на воздухе. Эти трещины направлены от периферии к центру вдоль волокон древесины.

Грибные поражения и химические окраски вызываются простейши­ми живыми организмами — грибами, развивающимися из спор и ис­пользующими древесину в качестве питательной среды, или микро­организмами. Для развития грибов необходим кислород воздуха, оп­ределенная влажность и положительная температура. Различают грибы,

поражающие деревья, растущие в лесу, и свежесрубленную древесину, и грибы, развивающиеся на деревянных конст­рукциях.

На растущих деревьях могут разви­ваться деревоокрашивающие грибы. Они питаются содержимым клеток, не затра­гивая их стенки. Поэтому прочность та­кой древесины измейяется незначи­тельно, но на древесине появляются цветные пятка и полосы.

Изменение окраски древесины без изменения ее механических свойств мо­жет происходить из-за биохимического окисления дубильных веществ, прово­цируемого микроорганизмами.

ватая .Значительно оолее опасны оеревораз-

рушающие грибы. Они питаются матери­алом стенок клеток — целлюлозой, разлагая ее с помощью ферментов до глюкозы:

Это возможно только при достаточной влажности древесины. Глюкоза в теле гриба используется в процессе его жизнедеятельности и, в конце концов, превращается в углекислый газ и воду.

Известно большое число дереворазрушающих грибов. Среди них наиболее часто встречаются так называемые домовые грибы. При пора­жении такими грибами древесина делается трухлявой и легкой, а на ее поверхности появляется налет плесени в виде мягких подушечек. Домовый гриб может разрушить древесину очень быстро (в течение нескольких месяцев).

Процесс гниения прекращается при снижении влажности древеси­ны до 18...20 % (сухая древесина не гниет), снижении температуры ниже 0° С или исключении поступления кислорода.

Повреждения насекомыми (червоточины)представляют собой ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми (жуками-короеда­ми, точильщиками). Они живут в древесине и ею же и питаются. Жуки-точильщики могут развиваться в сухой древесине и даже в мебели.

Поверхностные червоточины не влияют на механические свойства древесины, так как при распиловке уходят в горбыль. Глубокие черво­точины нарушают целостность древесины и снижают ее прочность.

Покоробленности— нарушение формы пиломатериалов при изме­нении ее влажности при сушке и хранении или под действием внут-

ренних напряжений при продольной распиловке крупных элементов на более мелкие. Покоробленность бывает поперечная, продольная (простая и сложная) и винтообразная (крыловатость) (рис. 3.7).

3.4. ВАЖНЕЙШИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Физические свойства. Влажность и гигроскопичность. По содержа­нию влаги различают мокрую древесину с влажностью до 100 % и более; свежесрубленную — 35 % и выше; воздушно-сухую — 15...20 %; комнатно-сухую — 8. ..12 % и абсолютно сухую древесину, высушенную до постоянной массы при температуре 103 ± 2° С. Стандартной считают влажность древесины 12 %, при которой определяют и срав­нивают ее свойства.

Вода в древесине может находиться в двух состояниях — свободном и физически связанном.

Свободная или капиллярная вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточное пространство. Связанная или гигроскопическая вода находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде тончайших гидратных оболочек на поверхности мельчайших элементов, слагаю­щих стенки клеток.

Влажность древесины, когда стенки клеток насыщены водой (пре­дельное содержание гигроскопической влаги), а полости и межклеточ­ные пространства свободны от воды (отсутствие капиллярной воды), называют пределом гигроскопической влажности или точкой насыще­ния волокон. Для древесины различных пород она находится в пределах от 23 до 35 % (в среднем 30 %).

Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость (от 30 до 80 %), обладает огромной внутренней поверхностью, которая активно сорбирует водяные пары из воздуха. Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называется равновесной. Между равновесной влажностью древесины и параметрами окружаю­щего воздуха (относительной влажностью и температурой) существует определенная зависимость. Эта зависимость выражена в форме диаг­раммы на рис. 3.8.

Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших частиц в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объем и масса древесины увеличиваются, а прочность снижается. Свободная вода, накапливаясь в полостях клеток, сущест­венно не изменяет расстояния между элементами древесины и поэтому почти не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу и теплопроводность.

Усушка и разбухание.Как уже отмечалось, изменение влажности древесины от 0 до предела гигроскопичности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или разбухание, величина

которых зависит от количества испарив­шейся или поглощенной ею/влага и на­правления волокон (рис 3.9). Вдоль волокон линейная усушка для большин­ства древесных пород не превышает 0,1%, в.радиальном направлении — 3...6 %, а в тангентальном — 7...12 %, Это сопро­вождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вы­звать ее коробление и растрескивание. Так, боковые края досок стремятся вы­гнуться в сторону выпуклости годовых слоев. Наибольшему короблению под­вержены доски, выполненные ближе к поверхности бревна, и широкие доски (рис. 3.10).

Плотность. Вещественный состав древесины различных пород приблизи­тельно один и тот же, поэтому истинная плотность древесины — величина по­стоянная и составляет 1,54 г/см³.

многих факторов, связанных с условиями роста дерева. У большинства древесных по­род плотность сухой древесины меньше 1000 кг/м³, т. е. меньше плотности воды. С изменением влажности средняя плотность древесины меняется, поэтому принято сравнивать плотность древесины при одной и той же стандартной влажности, равной 12%.

Пористость древесины главнейших пород, применяемых в строительстве,— 50...70 %.

Теплопроводность. Древесина как мате­риал высокопористого и волокнистого строения характеризуется относительно низкой теплопроводностью. Однако вслед­ствие анизотропности теплопроводность вдоль и поперек волокон отличается при­мерно в два раза [например, для сосны вдоль волокон — 0,35 Вт/(м • К), а в поперечном направлении — 0,17 Вт/(м • К)].

Стойкость древесины к действию агрессивных сред. При длительном воз­действии кислот и щелочей древесина медленно разрушается. В кислой среде древесина начинает разрушаться при рН < 2. Слабощелочные растворы поч­ти не разрушают древесину. В морской воде древесина сохраняется значитель­но хуже, чем в пресной (речной, озер­ной) воде. В воде большой биологиче­ской агрессивности стойкость древеси­ны низкая.

Механические свойства. Прочность древесины (материала волок­нистого строения) имеет большое различие вдоль и поперек волокон (при растяжении вдоль волокон в 20...30 раз, а при сжатии в 3...6 раз больше, чем поперек волокон). Прочность древесины зависит от того, под каким углом к волокнам направлено разрушающее усилие, а также от породы дерева, плотности, косвенно характеризующей пористость древесины, наличия пороков и особенно от влажности в пределах 0...30 % (рис. 3.11). Поэтому при определении механических свойств древесины необходимо всегда учитывать ее влажность, направление действия нагрузки и применять стандартные образцы, не имеющие пороков (так называемые «малые чистые образцы»).

Методы определения механических свойств древесины регламен­тированы соответствующими ГОСТами и описаны в лабораторной работе № 4.

Прочность при сжатии вдоль волокон достаточно высока и состав­ляет в среднем 40...60 МПа, т. е. сопоставима

с прочностью бетона. Это объясняется тем, что пустотелые волокна древесины работают как жесткие пространственные элементы.

Прочность при сжатии поперек волокон составляет примерно 0,15...0,3 от предела прочности вдоль волокон. Это объясняется тем, что при сжатии поперек волокон в дей­ствительности происходит смятие волокон древесины без явного разрушения стенок. Поэтому за прочность в этом случае прини­мают условный предел прочности, равный наибольшему напряжению, при котором еще сохраняется линейная зависимость между на­пряжением и деформацией.

Прочность при растяжении вдоль волокон в 2...3 раза больше прочности при сжатии в этом направлении и составляет 100... 120 МПа. Прочность при растяжении сильно зависит

от наличия некоторых пороков (сучки, косослой и др.), но мало изменяется от влажности.

Прочность при тгибеъ 1,5...2 раза превышает прочность при сжатии вдоль волокон, но несколько меньше прочности при растяжении и составляет в среднем 60..Л 10 МПа. Прочность при изгибе у древесины значительно выше, чем у большинства строительных материалов (бе­тон, керамика и т. д.) и сопоставима с прочностью металлов.

Прочность древесины при скалывании и перерезанииимеет важное значение для соединения деревянных элементов (для врубок, шпонок,

нагелей и т. д.).

При скалывании вдоль волокон целостность самих древесных волокон не нарушается, а разрушение древесины происходит вследствие нару­шения сцепления между волокнами. Предел прочности при скалыва­нии вдоль волокон составляет 10...20 % от предела прочности при сжатии в этом же направлении.

При перерезании внешние силы направлены перпендикулярно во­локнам. Для разрушения древесины в этом случае необходимо разрезать волокна, что значительно трудней, чем расщепить. Поэтому предел прочности при перерезании в 3...4 раза выше, чем при скалывании.

Зависимость прочности от влажности. Всвязи с тем, что механиче­ские свойства древесины зависят от влажности (рис. 3.11), для полу­чения сравнимых результатов испытания прочность древесины при фактической влажности пересчитывают на прочность при стандартной 12 %-ной влажности. При фактической влажности 8...20 % пересчет производят по формуле

Стандартные методы определения механических свойств на малых «чистых» образцах позволяют сравнивать между собой прочность дре­весины одной породы или разных пород и оценивать качество древе­сины из данного лесонасаждения.

Фактическая прочность строительной древесины в изделиях стандартных размеров (досок, брусьев, бревен), имеющих те или иные дефекты строения и другие особенности, существенно ниже стандартной прочности; поэтому при нормировании допускаемых напряжений (расчетных сопротивлений) устанавливают относи­тельно большие коэффициенты запаса.

Кроме того, при долговременном действии нагрузки разрушение древесины наступает при напряжениях меньших, чем при стандартных испытаниях. Так, предел долговременного сопротивления при изгибе составляет 0,6...0,65 от предела прочности при стандартном испытании.

При многократных нагружениях наблюдается усталость древеси­ны. Предел выносливбсти при изгибе равен в среднем 0,2 от статиче­ского предела прочности.

3.5. ОСНОВНЫЕ ДРЕВЕСНЫЕ ПОРОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Древесные породы по ряду биологических признаков принято разделять на хвойные и лиственные. Такое же деление принято и в строительстве.

Хвойные породыв средней полосе составляют основные запасы деловой древесины. В строительстве в основном применяется древе­сина хвойных пород, отличающаяся правильным (с меньшим количе­ством пороков) строением ствола и большей устойчивостью к зашиванию, которая связана со смолистостью хвойной древесины. Из хвойных пород чаще всего применяют сосну, лиственницу, ель, пихту, кедр (их физико-механические свойства приведены в табл. 3.1).

Сосна — наиболее распространенная хвойная порода. Древесина сосны светло-золотистого цвета; она характеризуется высокими физи­ко-механическими и эксплуатационными свойствами и хорошо под­дается обработке. Из сосны изготовляют несущие деревянные конструкции, различные столярные изделия, фанеру и др.

Древесина лиственницы по внешнему виду напоминает древесину сосны, но обладает большей плотностью и прочностью. Цвет ее более темный, чем у сосны. Древесина лиственницы характеризуется повы­шенной стойкостью против загнивания в условиях переменной влаж­ности благодаря высокой смолистости. Поэтому ее применяют для гидротехнических и подземных сооружений, а также для изготовления

шпал.

Ель — распространенная хвойная порода, древесина которой отли­чается малой смолистостью при относительно высоких прочностных показателях. Однако при использовании в сырых местах быстро загни­вает. Из ели изготавливают строительные конструкции, эксплуатиру­емые в сухих условиях.

Древесина пихты белого цвета, по внешнему виду напоминает древесину ели. Физико-механические ее свойства близки к свойствам ели, однако она еще менее стойка к загниванию. В строительстве используют для тех же целей, что и древесину ели.*

Кедр имеет легкую прочную и хорошо обрабатывающуюся древе­сину. Его применяют в столярном и мебельном производстве.

Лиственные породы в строительстве используют значительно реже, чем хвойные. Среди многообразия лиственных пород наибольшее применение в строительстве нашли дуб, ясень, бук, береза, осина.

Дуб обладает тяжелой, плотной, твердой и очень прочной древеси­ной желтоватого цвета с красивой текстурой; она хорошо сохраняется как на воздухе, так и под водой. Из дуба делают высококачественный паркет, фанеру, мебель.

Ясень имеет тяжелую, твердую и прочную древесину, по виду и строению напоминающую древесину дуба, но более светлой окраски. Бук имеет плотную и прочную древесину белого цвета с краснова­тым оттенком Бук применяют для изготовления паркета, фанеры, высококачественных столярных изделий и мебели.

Береза — самая распространенная в наших лесах лиственная поро­да. Древесина ее твердая и прочная, но недолговечная в условиях попеременного увлажнения и высушивания. Это основное сырье для изготовления фанеры, столярных изделий и мебели.

Осина имеет мягкую и легкую древесин}' белого цвета с зеленоватым оттенком; во влажном состоянии она быстро загнивает. Осина легко раскалывается вдоль волокон, поэтому применяется для изготовления фанеры, кровельных материалов (щепы, гонта, лемеха) и тары.

3.6. ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Лесоматериалами (лесным сортиментом) называют материалы из древесины, сохранившие ее природную структуру и состав. Их подраз­деляют на необработанные (круглые) и обработанные (пиломатериалы, колотые материалы, шпон и др.). Изделия из древесины получают из лесоматериалов путем механической обработки и в ряде случаев сое­динения отдельных фрагментов в изделие с помощью склейки или крепежных материалов.

Круглые лесоматериалы — очищенные от сучьев отрезки древесных стволов. В зависимости от диаметра верхнего торца круглые лесомате­риалы подразделяют на бревна, подтоварник и жерди.

Бревна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных пород должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14 см и длину 4.. .6,5 м, ошкуренную поверхность, а торцы их должны быть опилены под прямым углом к продольной оси. Для строительных конструкций (здания, гидротехнические сооружения, мосты и т. п.) обычно применяют бревна из* хвойных пород. Пиловочные бревна готовят из хвойных и лиственных пород дня получения различных пилома-I териалов.

В последние годы получили распространение оцилиндрованные брев­на, получаемые из обычных бревен обработкой их на токарном станке, в результате чего они приобретают цилиндрическую форму (без «сбе­га»). Такая форма облегчает воз­ведение срубов и другие плотниц-

кие работы.

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

Жерди имеют диаметр верхне­го торца менее 8...3 см и длину 3...9 м; их применяют для вспо­могательных (изгороди и т. п.) и временных сооружений.

Пиломатериалы получают при продольной распиловке бре­вен. По форме поперечного сече­ния рахчичают следующие основ­ные виды пиломатериалов: пла­стины, четвертины, горбыль, до­ски, брусья и бруски (рис. 3.12).

Пластины получают при продольном распиливании бревен на две половины, четвертины — по двум взаимно перпендикулярным диамет­рам.

Горбыль — срезанная во всю длину наружную часть бревна, имею­щая с другой стороны плоскую поверхность распила; применяется для вспомогательных и временных построек.

Доски в зависимости от чистоты опиловки продольных кромок бывают необрезные с неопиленными кромками на длину более поло­вины длины доски и обрезные — опиленные полностью или более чем на половину длины доски. Длина досок до 6,5 м с градацией через 0,25 м. В зависимости от качества древесины и ее обработки (наличие обзола) доски делят на пять сортов. Доски высших сортов используют для изготовления элементов деревянных конструкций и столярных

изделий.

Брусья имеют квадратное или прямоугольное сечение {а : b < 2); брусья, опиленные с двух противоположных сторон, называют двух-кантными, а опиленные с четырех сторон — четырехбитными. Длина брусьев такая же, как у бревен 4...6,5 м. Брусья используют для устройства стен, перекрытий, стропил и т. д.

Бруски — пиломатериал, аналогичный брусьям, но имеющий тол­щину менее 100 мм; длина такая же, как у брусьев; из брусков изготовляют элементы деревянных конструкций и столярные изделия.

Изделия из древесины.Из древесины хвойных и лиственных пород изготовляют большой ассортимент погонажных изделий, паркета и паркетных изделий, столярных плит, фанеры и т. п.

Погонажные изделия включают: шпунтованные доски для полов, у которых на одной кромке имеется паз, а на другой гребень (выступ),

обеспечивающие плотное соединение досок; доски с фальцем (вагонка) для об­шивки стен; профильные изделия — плинтусы, на­личники и т. п. (рис. 3.13),

Изделия для паркетных полов включают: штучный паркет, щитовой паркет и паркетные доски. У всех видов паркетных изделий верхний лицевой слой вы­полняется из твердых по­род дерева (дуба, бука, березы и т. п.).

Штучный паркет пред­ставляет собой дощечки длиной от 150 до 450 мм, шириной от 30 до 60 мм и

толщиной 16 и 19 мм. До­щечки, имеют пазы и гребни, аналогичные доскам для пола.

Паркетные щиты и доски представляют собой трехслойную клееную конструкцию, состоящую из лицевого покрытия в виде тонких (4... 10 мм) планок из твердых пород (дуб, бук и т. п.), основания из сосновых или еловых реек и слоя шпона. Волокна древесины в соседних слоях взаимно перпендикулярны. Длина досок 1,2...3 м при ширине 200...250 мм. Паркетные щиты и доски позволяют экономить дорогую древесину и ускоряют работы по настилке пола (рис. 3.14).

Фанера (от фр. fournir— накладывать) — многослойный листовой материал, состоящий из склеенных между собой трех и более листов шпона; шпон получают лущением (срезанием тонкого слоя в виде непрерывной широкой ленты) предварительно распаренных кряжей — толстых и коротких (2...2,5 м) бревен преимущественно лиственных пород: березы, ольхи, осины и др. (рис. 3.15).

В фанере листы шпона располагают так, чтобы волокна древесины в смежных слоях находились во взаимно перпендикулярных направ­лениях. Этим достигается изотропность материала при высоких проч­ностных показателях, характерных для цельной древесины без пороков.

В зависимости от вида использованного клея фанера может быть:

повышенной водостойкости (ВСФ) на фенол-формальдегидных клеях;

водостойкой (ФК) на карбамидном клее;

неводостойкой (ФБА) на белковом (альбуминовом, казеиновом) клее.

Толщина листов фанеры от 3 до 19 m?v?; размеры по дайне (ширине) от 725 до 2240 мм.

В строительстве фанера применяется для изготовления дверей, встроенной мебели, перегородок, панелей, подшивки потолков, при устройстве сплошной обрешетки кровли и т. п.

Кроме обычной выпускается декоративная фанера, облицованная шпоном ценных пород или декоративными полимерными пленками. Для использования во влажных условиях в нагруженных конструкциях производится бакелитизированная фанера (марок ФБС и ФБ), в которой шпон пропитывается фенолформальдегидными смолами. Благодаря пропитке и интенсивному горячему прессованию фанера приобретает абсолютную водостойкость и очень высокую прочность (близкую к прочности стали); плотность такой фанеры до 1200 кг/м³. Из бакели-тизированной фанеры изготавливают опалубку для бетона, кровельные плиты, трубы и т.п.

Столярные плиты получают склеиванием деревянных реек сече­нием не более 30 мм в сплошную плиту больших размеров с последу­ющей оклейкой шпоном с одной или дв}^ сторон. Применяют такие плиты для изготовления дверей, мебели и: т. п.

Столярные изделия строительного назначения — это, главным об­разом, оконные блоки (оконная коробка и рамы) и дверные блоки (дверная коробка и дверное полотно). Эти и другие столярные изделия выпускают деревообрабатывающие комбинаты (ДОК) в виде полно^ стью готовых (антисептированных и окрашенных) изделий. |

Строительные конструкции и детали из древесины изготавливаю^ на ДОКе и доставляют на строительство в готовом виде. К ним относятся комплекты для сборных деревянных домов, детали и конст­рукции для малоэтажных зданий (балки, фермы).

Наиболее перспективны клееные деревянные конструкции. Их полу­чают склеиванием реек и мелкоразмерных досок из древесины хвойных пород в большеразмерные конструкции любой заданной формы (балки, фермы) с помощью водостойких полимерных клеев. Ширина деревок-лееных конструкций 120...200 мм, а высота до 1500 мм. Швы склеива­емых элементов делаются «вразбежку». Клееные конструкции имеют много преимуществ перед конструкциями из цельных крупноразмер­ных пиломатериалов (брусьев, досок). Технология клееных конструк­ций позволяет:

• максимально полно использовать древесину, в том числе и «не­деловую»;

• удалить из древесины дефектные участки (сучки, косослой и т. п.);

• полнее защитить древесину от гниения и возгорания;

• снизить гигроскопичность и предотвратить коробление элемен­тов;

• получать конструкции любого требуемого размера и формы. Клееные деревянные конструкции при современной технологии

превосходят по эффективности железобетонные. Во многих странах мира они рекомендованы для многоэтажных жилых и общественных зданий (например, в строящемся комплексе посольства Великобрита­нии в Москве из клееных балок переменного сечения выполнено перекрытие главного корпуса).

Материалы и изделия из отходов древесины. Для целей строитель­ства производится довольно много материалов на базе неделовой древесины и отходов деревообработки. К ним относятся древесно­стружечные плиты — ДСП (см. § 15.3), цементностружечные плиты — ДСП (см. § 14.6) и древесноволокнистые плиты — ДВП, фибролит и арболит (см. § 14.6). В этих материалах древесина в виде стружек или опилок используется как наполнитель совместно с полимерным (в случае ДСП) или минеральным связующим.

Древесноволокнистые плиты получают путем распушки размягчен­ной горячей водой или паром древесины до состояния волокна. Волокнистая масса, суспензированная в воде, выливается на частую медную сетку для отфильтровывания воды и образует на ней ковер. В зависимости от вида производимой плиты этот ковер сушится или прессуется на горячем прессе. В первом случае получается легкая малопрочная мягкая плита, используемая для тепловой изоляции (подробнее см. § 17.3), во втором — тонколистовой прочный материал с гладкой поверхностью — твердые ДВП или оргалит, используемый для обшивки стен, потолков, устройства полов и т. п. Плотность твердых ДВП плит 800... 1000 кг/м³. Размеры ДВП: толщина 2,5...6 мм; длина 6,0...1,2 м; ширина 2,0...0,6 м.

Сверхтвердые ДВП (плотностью 1100... 1200.кг/м³), обладающие повышенной водостойкостью, получают при добавлении в волокни­стую массу синтетических смол. Такие плиты, окрашенные с поверх­ности или покрытые декоративными полимерными пленками (ла­минированные), используют для помещений с повышенной влажно­стью.

3.7. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ГНИЕНИЯ И ВОЗГОРАНИЯ

Склонность древесины к гниению и возгоранию делает деревянные конструкции недолговечными и ненадежными. Поэтому принимаются меры по снижению горючести и повышению биостойкости древесины.

Защита от гниения. Как уже указывалось в § 3.3, гниение древесины происходит в тех случаях, когда на ней начинают развиваться грибы, использующие древесину как питательную среду. Для их развития необходимы определенные условия: влажность древесины не менее 18...20 %; свободный доступ кислорода; температура + 5...+ 40° С.

Если какое-либо условие не выполняется, гниения древесины не происходит. Наиболее радикальный и реальный с конструктивной точки зрения путь защиты древесины от гниения — сухой режим экс­плуатации (влажность древесины должна быть не более 15 %).

Если этот путь невозможен, то можно сделать древесину ядовитой для грибов. Последний прием называют антисептированием (от греч. Septikos — вызывающий гниение). Этот путь защиты древесины ис­пользовался с давних времен. Например, древесину обжигали до образования на поверхности слоя древесного угля. Более эффективна пропитка древесины дегтем, ароматические компоненты которого (фенолы, крезол и др.) обеспечивают его антисептическое действие (о дегте подробнее см, §9.2). Кроме того, такая обработка придает древесине гадрофобность. Но при этом древесина приобретает темно-коричневую окраску и характерный дегтярный запах.

Для антисептирования деревянных конструкций, с которыми че­ловек находится в непосредственном контакте, используют водораст­воримые антисептики — соли фтористоводородной и кремнефторис-тых кислот (NaF; Na₂SiF₆) и другие ядовитые для грибов соединения (хлорид цинка, пентахлорфенол). Эти антисептики не имеют цвета и запаха, а пропитка ими не препятствует склейке и окраске древесины.

Защита от возгорания. Древесина относится к сильногорючим и легковоспламеняемым материалам. Возгорание древесины при контак­те с открытым огнем происходит при температуре 260...290° С, а при нагреве выше 350° С газы, выделяющиеся из древесины, способны самовозгораться. Для предупреждения возгорания древесины приме­няют специальные меры конструктивного характера, сводящие к ми-

нимуму вероятность нагрева древесины и ее контакта с огнем. Другой путь защиты древесины — снижение возгораемости самой древесины.

Снижение возгораемости древесины вплоть до перевода ее в группу трудносгорае*мых можно достичь двумя путями: покрытием древесины огнезащитными составами; пропиткой древесины антипиренами (от греч. руг— огонь).

Огнезащитные покрытия могут быть в виде обмазок, красок и лаков. Обмазки состоят из неорганических связующих (глина, известь, гипс), наполнителей (слюда, асбест и т. п.) и антипиренов. Обмазки наносят слоем 2—3 мм на деревянные конструкции, к которым не предъявля­ются декоративные требования. Огнезащитные краски образуют более декоративные покрытия. Огнезащитная функция заключается в обра­зовании оплавленных стекловидных пленок, предотвращающих доступ кислорода к древесине и защищающих ее от нагрева. Огнезащитные лаки используются в тех случаях, когда необходимо сохранить видимой природную текстуру дерева. При контакте с огнем лаковая пленка вспучивается (наподобие «воздушной кукурузы») и образует теплоизо­лирующее трудносгораемое покрытие на поверхности древесины.

Огнезащитные пропитки — растворы солей и некоторых других веществ — антипиренов, которыми пропитывают древесину.

При нагреве до температуры возгорания древесины антипирены действуют по следующим схемам:

• разлагаются с выделением газов, не поддерживающих горение (СО₂, NH₃ и др.);

• плавятся с образованием газонепроницаемой стеклообразной пленки; I

• вспучиваются, а затем обугливаются, образуя теплоизолирующее покрытие.

Пока протекают эти процессы, древесина не загорается.

Наиболее распространенные антипирены: фосфат и сульфат аммо­ния, бура (Na₂B₄O₇ • 10Н₂О), поташ (К₂СО₃), борная кислота (Н₃ВО₂). В последнее время в качестве антипиренов предложены элементорга-нические соединения, содержащие галогены и фосфор (например, трихл орэтил фосфат).

Так как технология пропитки антисептиками и антипиренами одинаковая, то часто проводят комплексную обработку древесины против гниения и возгорания. Для этого, используется, например, водный раствор, содержащий 15 % антипиренов (диаммоний фосфата 7,5 %, сернокислого аммония — 7,5 %) и 2 % антисептика — фтористо­го натрия.

Пропитка древесины может быть поверхностная или глубокая. Проводится она до окраски деревянных конструкций или столярных изделий.

Поверхностная пропитка производится путем 2—3-кратной обра­ботки деревянных элементов концентрированными растворами с по­мощью кисти или распылителя. Ее производят обычно в построечных условиях на готовых конструкциях. Недостаток такой обработки — возможность вымывания пропитывающего состава и появления высо-лов на конструкции. Механическая обработка (острожка, шлифование) после пропитки не допускается, так как при этом снимается пропи­танный слой древесины.

Глубокая пропитка обеспечивает проникновение антисептиков и антипиренов в глубину древесины, что повышает надежность пропит­ки. Ее производят в заводских условиях; при этом пропитывают обычно подкрашенным раствором. Используют два метода глубокой пропитки.

• Метод горяче-холодных ванн: обрабатываемую древесину сначала помещают в горячий раствор. В нем из древесины выходит воздух и пары воды. Затем древесину перемещают в холодный раствор; в порах древесины при этом образуется разряжение и туда активно засасывается

раствор.

• Автоклавно-диффузионный метод: древесину помещают в автоклав (толстостенную герметически закрывающуюся емкость), в котором создают разряжение 0,06...0,08 МПа. Затем туда подают пропиточный состав с температурой не ниже 70° С и постепенно поднимают давле­ние.