Лесоматериалы и деревянные строительные изделия

}

}

} В строительстве применяют как хвойные, так и лиственные породы. 


Дерево состоит из ствола, кроны и корней. Ствол является основной и наиболее ценной частью, из него получают от 60 до 90 %
деловой древесины.

По своему строению древесина является волокнистым по
ристым материалом, состоящим из живых и мертвых клеток. По
назначению клетки подразделяют на проводящие питательные
вещества, запасающие их и механические. Макроструктуру дре
весины изучают в одном поперечном и двух продольных сечени
ях: радиальном и тангенциальном (рис. 2).

Рис. 2 Структура ствола дереваа — торцевое сечение, б — тангенциальное сечение, в — радиальное сечение,1 — сердцевина, 2 — ядро, 3 — заболонь, 4 — кора

В поперечном сечении ствола у деревьев хвойных пород имеются годовые кольца. Каждое кольцо в свою очередь складывается из светлого кольца ранней древесины и более темного —
поздней. Ранняя древесина образуется весной или в начале лета,
она состоит из крупных тонкостенных клеток, склонна к загниванию, имеет большую пористость и низкую прочность. Древесина, образовавшаяся летом и в начале осени (поздняя), имеет
темный цвет вследствие насыщения смолянистыми веществами,
большую плотность и прочность. Следовательно, чем больше
образовалось поздней древесины, тем выше общая прочность
древесины и ее стойкость по отношению к воде. Вследствие волокнистого строения древесина относится к анизотропным материалам, т.е. ее физические и механические свойства в разных направлениях различны.

Ценное свойство древесины — ее малая объемная масса при сравнительно высокой прочности. Это свойство позволяет использовать древесину для изготовления несущих конструкций промышленных зданий. Наиболее широкое распространение в строительстве получила древесина хвойных и лиственных (дуб, бук, ясень, орех) пород, каштан — высоко ценятся в столярно-отделочных работах.

Истинная плотность древесины, состоящей в основном из
целлюлозы, составляет 1540 кг/м³ и практически не зависит от
породы дерева. Средняя плотность колеблется от 450 кг/м3
(кедр, пихта) до 900 кг/м³ и более (граб, железное дерево, самшит, кизил) и зависит от общей пористости, которая для хвойных пород равняется 46...81 %, лиственных — 32...80 %. Вследствие гидрофильной природы и волокнистой пористой
структуры древесина при изменении температурно-влажностных условий эксплуатации легко впитывает и отдает влагу. Влага в древесине находится в трех видах: химическая, входящая в состав основного вещества целлюлозы, гигроскопическая,
адсорбированная на стенках клеток, и свободная, заполняющая
клетки и межклеточные пространства. В зависимости от влажности (степени насыщения водой, %)
древесину подразделяют на мокрую — свежесрубленную (более
35 %), воздушно-сухую (15...20 %) и комнатно-сухую (8...12 %).
Влажность, приобретенную древесиной при длительном нахождении в условиях постоянного температурно-влажностного режима, называют равновесной. Полная влажность (при погружении в воду) может достигать 200 %. Влажность влияет на все
физические и механические свойства древесины (увеличение
размеров, повышение электро- и теплопроводности, снижение
прочности), поэтому с целью анализа области применения вводят показатель стандартной влажности, равный 12 %. Все свойства пересчитывают с учетом этого показателя по специальным
формулам.

Теплопроводность и электропроводность древесины зависят от ее пористости, влажности и направления потока тепла или электрического тока. В сухом состоянии древесина является теплоизоляционным материалом и хорошим диэлектриком. По огнестойкости древесина относится к сгораемым материалам, ее возгорание происходит при температуре 250...300 °С.
Нормами допускается использование древесины для изготовления балок, колонн, арок, ферм, рам при условии пропитки материала специальными огнезащитными веществами — антипиренами.
Наиболее эффективен метод обработки под давлением. Традиционными средствами огнезащиты деревянных конструкций являются покрытия на основе цементно-песчаных, глиняных и других штукатурок. Для огнезащиты древесины широко применяют
также разнообразные краски — невспучивающиеся и вспучивающиеся, неорганические и органические Покрытия и краски
защищают материал от воспламенения путем выделения газов, препятствующих процессу горения и поглощающих выделяющуюся теплоту, или воды, поддерживающей
температуру на уровне 100 °С. Для огнезащиты деревянных конструкций применяют также плитные и листовые материалы.
Наиболее часто используют гипсокартонные и асбестоцементные листы: при толщине 10 мм они позволяют увеличить предел
огнестойкости деревянных конструкций на 20...30 мин.

Химическая стойкость древесины зависит от концентрации
и длительности воздействия растворов кислот и щелочей. Органические кислоты (уксусная, молочная и т.п.) не разрушают этот
материал, в равной мере как и слабощелочные растворы. Неорганические кислоты (серная, фосфорная) обезвоживают древесину, вызывая ее обугливание.

Механические свойства древесины зависят от направления
прилагаемой нагрузки по отношению к древесным волокнам,
средней плотности и влажности.

Предел прочности при сжатии определяют вдоль и поперек
волокон на образцах в виде прямоугольных призм размером
20x20x30 мм. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон
в 4—6 раз больше, чем поперек (например, для сосны вдоль волокон — 100 МПа, поперек — 20...25 МПа). Древесина вследствие
своего органического происхождения и волокнистого строения
оказывает большое сопротивление изгибу, поэтому ее применяют при изготовлении балок, стропил, ферм. Прочность на изгиб,
значения которой колеблются в диапазоне 50...100 МПа, определяют на образцах-балочках размером 20x20x300 мм. Испытания
проводят по схеме балки, свободно лежащей на двух опорах
с пролетом 240 мм и нагруженной двумя сосредоточенными грузами на расстоянии 80 мм. На скалывание древесина работает в стропильных фермах.
Эта прочность составляет 6...13 МПа при скалывании вдоль волокон и 24...40 МПа поперек волокон.

Статическая твердость численно равна нагрузке, которая
необходима для вдавливания в поверхность образца половины
металлического шарика определенной массы и диаметра. В зависимости от этого показателя все древесные породы подразделяют на мягкие (сосна, ель, ольха) — 35...50 МПа, твердые (дуб,
граб, береза) — 50... 100 МПа, очень твердые (кизил, самшит) —21. Древесина 31 больше 100 МПа. Твердость древесины понижается с увеличением ее влажности. Наряду со статической твердостью определяют динамическую
твердость по диаметру отпечатка, полученного в результате падения с заданной высоты металлического шарика определенной
массы и диаметра. Этот показатель важен для оценки качества
материалов, применяемых для покрытия пола. При работе балок, арок, ферм очень важно такое свойство,
как динамический модуль упругости материала, который рассчитывают по величине прогиба образца-балочки. Например, для сосны
и ели динамический модуль упругости составляет 1000... 15 000 МПа.
Показатель этот возрастает с увеличением плотности и снижается при увлажнении. Один из перспективных способов значительного улучшения
свойств древесины — модификация ее синтетическими полимерами.
Сущность модификации состоит в том, что натуральную древесину
пропитывают жидким мономером, который затем отверждают
под действием тепла, химических реагентов или ионизирующего
излучения. Особенность модификации состоит в том, что синтетический полимер не просто заполняет свободное пространство
между волокнами, а взаимодействует с компонентами древесины.
В результате исключаются такие недостатки, как набухание и усушка, коробление и растрескивание, загнивание и возгорание. При
этом древесина сохраняет свои положительные качества: низкую
плотность, высокую прочность, тепло- и звукоизолирующую
способность, химическую стойкость. Наибольший эффект от модификации получают в том случае, если в качестве исходного материала используют древесину с низкими физико-механическими
показателями, т.е. древесину малоценных пород, не имеющую пока
достаточно широкого технического применения, например осину.

} Малая теплопроводность, химическая стойкость позволяет использовать древесину в неметаллических и особенно клееных деревянных конструкциях для монтажа покрытий помещений с пониженной влажностью.

} Широкое применение древесина нашла при изготовлении погонажных изделий (карнизы, наличники, поручни, плинтусы, подоконные доски и т. д.). Одним из представителей таких изделий является - полимерная пропитка - Поротекс.

} Поротекс, обладающий сильными адгезивными свойствами, легко пропитывает поверхность строительных материалов, заполняет поверхностные поры и защищает покрываемую поверхность от негативных атмосферных воздействий. Деревянные, кирпичные поверхности, как и поверхность натурального камня становятся водоотталкивающими, что существенно повышает морозостойкость материалов и их способность противостоять разрушающим воздействиям бактерии и микроорганизмов. Существенно повышается долговечность кровельных материалов, таких как шифер, черепица и т.п, после пропитки Поротексом. Устранение всевозможных пор и микротрещин на поверхности этих материалов исключает пропитывание влагой, а следовательно повышает морозоустойчивость, предохраняет от проникновения водорослей и микроорганизмов в поры покрываемого материала, тем самым увеличивая его жизнестойкость.

Антипирофос – бесцветная огнезащитная пропитка для древесины, устойчивая к воздействию атмосферных факторов. Является хорошим антипиреном и антисептиком. Рекомендуется для обработки деревянных изделий, применяемых в строительстве как для внутренней, так и для внешней отделки зданий. Защищает от грибковых заболеваний и переводит древесину в первую категорию негорючести.

Материалы из древесины применяют в строительстве в качестве
конструкционных, отделочных, теплоизоляционных, акустиче
ских и столярных изделий.

К конструкционным материалам относят круглые лесомате
риалы, пиломатериалы, фанеру, древесные слоистые пластики,
фибролит, арболит, цементно-стружечные плиты.

Круглые лесоматериалы получают путем очистки от коры
и распиловки стволов деревьев. В зависимости от диаметра верх
него торца их подразделяют на бревна (не менее 14 см), подтовар
ник (8...13 см) и жерди (3...8 см). Толстые короткие лесоматериалы
(длинной до 3 м и диаметром более 200 мм) — кряжи — исполь
зуют для изготовления древесного шпона, фанеры; бревна — для
выработки пиломатериалов, возведения бревенчатых домов, изго
товления свай, гидротехнических сооружений, элементов мостов,
опор линий связи, радио- и электропередачи; подтоварник и жер
ди — для вспомогательных и временных сооружений.При раскрое бревен получают пиломатериалы различного
вида и размеров: брусья, шпалы, доски (рис. 3). Из бревен, досок
и брусьев изготавливают клееные конструкции: рамы, арки, фер
мы, балки, сваи, прочность, жесткость и несущую способность
которых повышают путем армирования стальными стержнями,
проволокой, сеткой или стеклопластиковой арматурой.Рис 3. Пиломатериалы:
а — пластины, б — четвертины, в — горбыль, г — доска (1 — необрезная,2 — полуобрезная, 3 — обрезная), д — брус (1 — четырехкантовый,2 — чистообрезной)Шпон — тонкий листовой материал, полученный лущением
или строганием распаренных кряжей на специальных станках.Фанера представляет собой листовой материал, склеенный
из трех и более слоев лущеного шпона таким образом, чтобы направление волокон в смежных слоях было взаимно перпенди
кулярным. Такое строение повышает однородность изделия по
свойствам, исключает усадочные деформации и коробление.В строительстве фанеру применяют для выполнения обшив
ки внутренних перегородок на деревянной раме, пространствен
ных конструкций в виде сводов и куполов, а также клееных ба
лок, арок и ферм. С целью повышения прочности, твердости
и жесткости при изготовлении фанеры между ее слоями прокла
дывают металлическую сетку. В этом случае фанера называется
армированной и может применяться в особо ответственных кон
струкциях. В производстве изделий из фанеры важное место за
нимают трубы. В зависимости от технологии фанерные трубы
могут быть прессованными или полученными методом рулон
ной навивки — витые. Эти изделия обладают повышенной про
тивокоррозионной стойкостью и предназначены для транспор
тировки сточных вод, нефти, масел, а также слабоагрессивных
производственных растворов. В качестве конструкционного мате
риала фанерные трубы используют для колонн, мачт, опор, ферм.Древесные слоистые пластики представляют собой листовой
материал, полученный методом прессовки нескольких слоев
шпона, пропитанного при высокой температуре высокомолеку
лярными смолами Технология производства пластика включает
подготовку древесного шпона, пропитку его полимерами, сушку
пропитанного шпона, сборку в пакеты, прессование, обрезку по
заданным размерам. Из пластиков выполняют обшивку гради
рен, конструкции жестких пространственных оболочек для по
крытия помещений больших пролетов (крытые стадионы, цир
ки, рынки), наружную и внутреннюю отделку производственных
помещений.Фибролитом называют плитный материал из тонких длин
ных древесных стружек и минерального вяжущего (чаще порт
ландцемента). Технология его получения включает химическую
обработку древесных отходов, смешивание их с водой и цемен
том до получения однородной массы, заполнение формы и твер
дение изделий. Плиты фибролита можно пилить и сверлить
обычными деревообрабатывающими инструментами, в них легко
забивать гвозди и ввертывать шурупы. Они хорошо оштукатури
ваются и окрашиваются, прочно сцепляются с незатвердевшим бетоном и надежно крепятся к поверхности бетонных и каменных
конструкций. Фибролит морозостоек, не загнивает, не поража
ется грызунами. По огнестойкости материал относится к труд
носгораемым.Физико-механические свойства материала зависят от его
плотности, которую регулируют количеством минерального вя
жущего и степенью уплотнения. В зависимости от плотности
выпускают конструкционный, теплоизоляционный и акустический
фибролит. Конструкционные фибролитовые плиты применяют
в качестве перекрытий, перегородок и покрытий сельскохозяй
ственных и складских зданий, а также стен деревянных стан
дартных домов, теплоизоляционный и акустический — для обес
печения комфортных условий проживания и работы в жилых
и общественных зданиях.Арболит представляет собой легкий деревобетон на мине
ральном вяжущем. Для изготовления арболита используют дроб
леные отходы лесопиления и переработки древесины различных
пород, а также измельченные сучья, ветви, верхушки, горбыли,
рейки. В качестве минерального вяжущего чаще применяют
портландцемент, реже — известь с гидравлическими добавками,
в отдельных случаях — магнезиальные вяжущие и гипс. Техно
логия изготовления аналогична технологии изготовления фиб
ролита. Из арболита делают навесные и самонесущие панели
наружных и внутренних стен, плиты покрытий Поверхность
панелей защищают асбестоцементными листами на шурупах,
цементным раствором, керамической плиткой. Не разрешается
использовать изделия из арболита для цоколей, стен подвалов.Перспективным материалом для деревянного домостроения
являются цементно-стружечные плиты. В отличие от фиброли
та и арболита эти плиты прессуют при повышенном давлении,
поэтому они имеют большую плотность и прочность. Цемент
но-стружечные плиты применяют для наружной обшивки сте
новых панелей жилых домов, изготовления санитарно-техниче-
ских кабин.Выбор материалов для внутренней отделки зависит от назначе
ния помещений, условий эксплуатации и капитальности зданий.
При этом учитывают не только декоративность, долговечность
самого материала, но и удобство его эксплуатации, условия са-

нитарно-гигиенического содержания. Так, для отделки стен
в жилых комнатах применяют вагонку, в помещениях общест
венного назначения — цементно-стружечные, древесно-стру
жечные, твердые древесно-волокнистые плиты с отделкой лице
вой поверхности декоративными лакокрасочными составами,
полимерными пленками, пластиком или шпоном ценных дре
весных пород.Древесно-стружечные (ДСП) и древесно-волокнистые (ДВП)
плиты получают методом плоского прессования отходов древе
сины (стружек, опилок), смешанных с горячими синтетическими
смолами или клеевым связующим. Аналогичные по свойствам
плитные материалы производят на основе переработки льна (ко
стры) или костры в сочетании с древесными волокнами.Для облицовки внутренних стен общественных, администра
тивных и производственных зданий применяют декоративную
фанеру с отделкой лицевой поверхности специальной бумагой,
имитирующей текстуру ценных пород древесины или ткани,
пленочным покрытием, строганым шпоном. Если проектом пре
дусмотрена улучшенная или высококачественная отделка, ис
пользуют древесные слоистые пластики.При проведении отделочных работ для оклейки стен и потолков
широко применяются обои. Это рулонный материал на бумажной
основе с печатным или рельефным рисунком. При защите бумаж
ной поверхности прозрачными пленочными составами (моющиеся,
влагостойкие) их можно использовать в комнатах, требующих
влажной уборки (кухни, туалеты, ванные).Тонкоизмельченные древесные и растительные волокнистые
отходы сельскохозяйственного производства (размер частиц90...300 мкм) используют при получении супернаполненных (до
90 %) полимеров — «жидкого дерева». Из этого материала путем
экструзии в зависимости от формы используемой насадки полу
чают конструкционные и отделочные профили: листовые, объ
емные — оконные, пустотелые, а также листы шириной до 3 м.
В качестве связующего применяют пластиковые промышленные
бытовые отходы (полиэтиленовые, полипропиленовые, ПВХ)
или биологические полимеры (крахмал, казеин). Для повышения
эксплуатационных свойств вводят модифицирующие добавки:
антиокислители, антимикробные, противоударные, температур-

ные и световые стабилизаторы, огнезащитные вещества. Мате
риалы пригодны для повторной переработки и использования
без изменения свойств.Для покрытия полов в жилых и общественных помещениях
применяют половые доски, паркет, паркетные доски, древес
но-стружечные и твердые древесно-волокнистые плиты. Эти ма
териалы нельзя использовать в помещениях с влажным режимом
работы (влажность более 60 %) и большими пешеходными на
грузками (полы в вестибюлях, торговых залах, столовых)Такие материалы, как теплоизоляционный фибролит, арболит,
мягкие древесно-волокнистые плиты средней плотностью175...500 кг/м3, применяют для утепления тонких кирпичных и
бетонных стен в сельскохозяйственных постройках, ограждаю
щих стеновых конструкций жилых, общественных и промыш
ленных зданий с сухим режимом эксплуатации.Акустические фибролитовые и мягкие древесно-волокнистые
плиты применяют при строительстве зданий аэропортов, фойе
театров, кафе, ресторанов, используя их для выполнения звуко
поглощающих подвесных потолков. Для улучшения акустиче
ских свойств на их поверхность наносят специальные объемные
штукатурки или выполняют перфорацию.К столярным изделиям относятся оконные и дверные блоки, по
доконные доски, ворота деревянные. Номенклатура погонажных
изделий приведена на рис. 4.

Рис 4 Погонажные изделия'
а — шпунтованные доски, б — фальцовые доски, в — плинтус,
г — наличник, д — поручень

}