Физико-механические свойства. Условно нормальной считают влажность древесины 12%, и при определении ее физических свойств результаты их следует приводить к этой влажности.

Отношение к влаге:

Влажность

Условно нормальной считают влажность древесины 12%, и при определении ее физических свойств результаты их следует приводить к этой влажности.

Различают влагу, находящуюся в древесине в свободном состоянии, т.е. когда она заполняет полости клеток, сосудов, межклеточные пространства и влагу гигроскопическую, находящуюся в стенках клеток и сосудов в виде ультрамикроскопических тонких слоев.

При высыхании древесина сначала теряет свободную влагу и только после полного ее удаления начинает выделять гигроскопическую влагу. Процесс высыхания начинается с испарения влаги с поверхности наружных слоев.

По степени влажности различают древесину свежесрубленную, имеющую влажность 35% и более, воздушно-сухую W=15-20 % , комнатно-сухую W=8-13 %, а также мокрую, W которой больше, чем у свежесрубленной и может быть 100%.

Гигроскопичностью называют свойства материала поглощать из воздуха пары воды. Степень поглощения зависит от t⁰ и от относительной влажности воздуха. Изменение W от 0 до точки насыщения волокон вызывает изменение объема древесины, что ведет к ее короблению в строительных конструкциях и может вызвать появление трещин.

Для уменьшения гигроскопичности древесины и предохранения ДК от усушки и разбухания разработаны меры ее защиты: например, покрытие красками, лаками, дающими водонепроницаемую и паронепроницаемую пленку, которая механически препятствует проникновению влаги в древесину. Однако такие покрытия предохраняют древесину лишь на некоторое время.

Лучшая стабилизация W достигается путем термической или химической обработки.

Водонепроницаемость древесины зависит от породы дерева, первоначальной W характера плоскости разреза, возраста древесины, ширины годичных слоев.

Усушка и разбухание в различных направлениях не одинаковы: вдоль волокон полная линейная усушка ≤0,1-0,3 %, в радиальном направлении 3-6 %, в тангенциальном 7-12 %.

Так как усушка обусловлена уменьшением толщины клеточных стенок, древесина с толстостенными клетками усыхает сильнее древесины с тонкостенными клетками.

γ₀=

где γ₀ – объемная усушка;

V₁,V₂ – V до и после высушивания

- коэффициент объемной усушки.

W – влажность образца, должна быть не больше точки насыщения волокна.

Усушка древесины вызывает образование щелей в местах соединения отдельных деревянных элементов, а при увлажнении отдельные элементы увеличиваются в объеме.

В связи с этим целесообразно применять древесину с такой влажностью, которая соответствовала бы условиям ее эксплуатации в строительных конструкциях.

Средняя плотность у большинства древесных пород < 1 г/см³

Истинная плотность ≈ 1,55 г/см³

Теплопроводность вдоль волокон в 1,8 раза больше, чем поперек волокон и в среднем λ=0,17-0,31 Вт/м⁰С

Акустические свойства:

Древесина обладает хорошей звукопроводностью. Звук в ней распространяется в 3-17 раз быстрее, чем в воздухе. В сосне вдоль волокон 5000 м/с поперек, в радиальном направлении 1450 м/с. В среднем для других пород соотношение скоростей распространения звука в разных направлениях следующее: 14:5:3.

Способность пропускать звук называется звукопроницаемостью. Звукопроницаемость древесины очень велика, характеризуется коэффициентом звукопроницаемости (отношение количества энергии, прошедший через перегородку к количеству звуковой энергии, действующей на перегородку). Этот коэффициент для бетона (t=2.5см) - 0,11, для дерева - 0,65.

Показатели прочности древесины определяют разрушающими способами на специальных машинах (прессах). Для испытаний используют малые чистые (без пороков) образцы в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами мм.

Табл. 1

Характеристики основных древесных пород

Лиственница – имеет весьма плотную древесину, твердую, прочную, менее подверженную гниению чем у сосны и ели. Используется в гидротехнических и других специальных видах строительства.

Сосна – ядровая, мягкая и прочная, легко обрабатывается. Используется для стен и полов жилых домов, мостов, столбов, подмостей, дверей, оконных рам.

Ель менее смолистая и более легкая, чем сосна. Обработка ели затруднена вследствие большого количества твердых сучков. По свойствам уступает сосне, ядра нет

Дуб отличается плотной, прочной и твердой древесиной, которая используется при строительстве гидротехнических сооружений, мостов, изготовления паркета, столярных изделий, фанеры.

Береза характеризуется плотной заболонной древесиной, сравнительно легко загнивает при повышении W. Производят фанеру, столярные изделия, отделочные материалы.

Осина – заболонная порода, сравнительно легкая, мягкая. Склонна к загниванию. Используется при производстве фанеры, древесных плит.

Основы технологии

Рассмотрим основные технологические операции при производстве строительных материалов из древесины.

1. Раскряжевка – процесс поперечного деления стволов поваленного дерева, отпиленных от корневой части очищенных от сучьев.

2. Распиловка – раскрой бревна.

3. Фрезеровка – резание древесины ножами, формирующими плоскую поверхность раздела.

4. Лущение – резание древесины по спирали.

5. Склеивание - при обработке мягких отходов древесины (стружка, опилки) их сортируют, перемешивают с вяжущими веществами и формуют под давлением.

6. Сушка - естественная происходит на складах. Искусственная - в специальных сушилках (камерных, тоннельных) (Рис. 8).

7. Защитная обработка древесины:

-Антисептирование

-Антипирирование

При этом используется способность древесины хорошо впитывать различные жидкости.

Антисептики - вещества ядовитые для грибов, являющихся основной причиной загнивания древесины. Поверхностное антисептирование производят путем опрыскивания или промазывания растворами медного купороса, фтористого или кремнефтористого натрия.

Масляные антисептики (дегти, масла и т.д.) пригодны для обмазок конструкций, находящихся в грунте или в воде. Для этой же цели используются битумные антисептические пасты.

Глубокую пропитку древесины антисептиками осуществляют в высокотемпературных ваннах или в специализированных котлах под давлением.

Антипирены представляют собой огнезащитные составы. Их действие основано на образовании в результате действия температуры на поверхности материала пленки, преграждающей доступ кислорода, выделении при термическом разложении инертных газов и паров, повышенном углеобразовании пропитанного материала.

Пропитанное антипирином дерево не воспламеняется при высокой температуре, а тлеет. Хорошими защитными свойствами обладают растворы на основе сульфата аммония, борных, фосфатных соединений. Большинство антипиренов обладают и антисептическим действием.