Свойства

К положительным эксплуатационно-техническим свойствам уникальной природной структуры древесины относится сравнительно низкая средняя плотность при прочности, обеспечивающей функциональную надёжность разнообразных конструкций зданий. В ряде случаев необходимо принимать во внимание анизотропность свойств древесины – различное сопротивление физико-механическим воздействиям вдоль и поперек волокон. Теплопроводность, прочность при сжатии и растяжении вдоль волокон древесины превышают аналогичные показатели поперёк волокон.

К отрицательным характеристикам древесины относят возможность образования пороков, сравнительно высокие гигроскопичность и водопоглощение, низкую биостойкость, в том числе возможность загнивания.

Большое влияние на свойства древесины оказывает ее влажность. Изменение влажности сказывается на прочности, плотности, теплопроводности, приводит к изменению формы и размеров изделия.

По содержанию влаги различают:

– мокруюдревесину с влажностью до 100 % и более;

– свежесрубленную древесину с влажностью 35 % и более;

– воздушно-сухую древесинус влажностью 15...20 %;

– комнатно-сухую древесину с влажностью 8...15 %;

– абсолютно сухую, получаемую путем высушивания древесины до постоянной массы при температуре 105...110 °C.

Механические свойства древесины неодинаковы в различных направлениях и также зависят от многих факторов. То же относится и к плотности древесины. Средние показатели строения и некоторых свойств древесины приведены в таблице 11.

Таблица 11 − Средние показатели строения и некоторых свойств древесины

Сильное влияние на качество древесины оказывают пороки (фауты).

Пороками древесины называют изменения ее внешнего вида, нарушения правильности строения, целостности ее тканей и другие недостатки, снижающие качество древесины и ограничивающие возможности практического использования. По ГОСТ 2140 пороки древесины разделены на девять групп. В каждую группу входит несколько видов пороков. Некоторые из них делятся на разновидности.

Сучки являются самыми распространенным и неизбежным пороком древесины. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон и годичных слоев, уменьшают рабочее сечение пиломатериалов, понижают прочность древесины, затрудняют ее механическую обработку и ухудшают внешний вид готовых изделий.

По состоянию древесины различают сучки здоровые, загнившие, гнилые и табачные.

По степени срастания сучки могут быть сросшиеся, частично-сросшиеся, несросшиеся и выпадающие несросшиеся.

По взаимному расположению бывают сучки разбросанные, групповые, разветвленные.

Для изготовления несущих деревянных конструкций допускается древесина, имеющая лишь здоровые сучки, число и размеры которых ограничены для каждого сорта материала.

Трещины образуются в растущем дереве от усыхания ядра, раскачивания ветром, от мороза, а также при высыхании срубленного дерева.

По форме и расположению трещины делятся на сквозные и несквозные, на сомкнутые и разошедшиеся. Они могут располагаться как на одной плоскости (простые), так и на нескольких (сложные). Различают метиковые трещины, проходящие вдоль оси ствола через сердцевину, по радиусу или диаметру; отлупные, проходящие вдоль оси ствола по годичному кольцу; трещины усушки, возникающие от неправильной сушки и хранения сортамента; морозные, располагающиеся около корней и сучков и проходящие вдоль оси ствола через заболонь и камбий.

Пороки формы ствола. Сбежистость и закомелистость характеризуют соответственно постепенное и резкое изменение диаметра ствола по его длине. Кривизна представляет собой отклонение продольной оси сортамента от прямой линии. Она может быть односторонней и разносторонней, причем искривление ствола возможно в одной или нескольких плоскостях.

Пороки строения древесины проявляются в неправильном расположении или развитии волокон и годичных слоев. В свою очередь, они разделяются на:

– пороки строения, обусловленные неправильным расположением волокон и годичных слоев: наклон волокон, свилеватость, завиток;

– пороки строения, обусловленные образованием реактивной древесины: крень, тяговая древесина;

– пороки строения в виде нерегулярных анатомических образований: ложное ядро, прожилки, пятнистость;

– пороки строения в виде ран: сухобокость, прорость, рак;

− пороки строения, проявляющиеся в виде ненормальных отложений: водослой, засмолок, кармашек;

– пороки строения ствола: пасынки и глазки;

– пороки строения сердцевины: двойная сердцевина и смещенная сердцевина.

Химические окраски.

Грибные поражения представляют собой заметные изменения цвета, структуры и твердости древесины, вызванные грибами (плесень, синева, гниль, дупло).

Биологические повреждения представляют собой различного рода отверстия или бороздки, вызванные действием насекомых, птиц и паразитных растений (червоточина, повреждения растениями и птицами). Различают червоточины поверхностные, неглубокие, глубокие, некрупные, крупные, сквозные.

Покоробленности (продольная, поперечная и крыловатость) возникают при распиловке, сушке или хранении древесины.

Инородные включения., механические повреждения и пороки обработки: обугленность древесины, обдир коры, скос пропила, обзол, закорина, бахрома, заруб, скол, вырыв и т.п.

Рассматривая пороки древесины, следует отметить, что часть из них значительно изменяет качество древесины, другие незначительно влияют на нее, от некоторых можно освободиться, используя и применяя прогрессивные методы обработки. Многие пороки древесины повышают декоративность изделий из нее. На декоративность изделий из древесины значительное влияние оказывают такие свойства как цветовой тон (цвет), блеск и текстура.

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения

Строительная керамика – искусственный камнеподобный материал, получаемый из рыхлого глинистого сырья путем его измельчения, увлажнения с последующими операциями формования, сушки и спекания обжигом при высоких температурах.

Разнообразие свойств керамических материалов и изделий зависит от вида сырья, от его химико-минералогического и зернового составов, состава сырьевой шихты, особенностей технологии и условий обжига.

Глинистое сырье представляет собой смесь глинообразующих минералов и примесей, находящихся в различных соотношениях.

Глинообразующие минералы – водные алюмосиликаты. Важнейшими из основных минералов глины являются каолинит (Al₂O₃· 2SiO₂· 2H₂O), монтмориллонит (Al₂O₃· 4SiO₂· nH₂O), гидрослюда (K₂O· MgO· 4Al₂O₃· 7SiO₂· 2H₂O) и др. Примесями считаются кварцевые, карбонатные, железистые, гипсовые, органические включения, содержащиеся в глинах.

В состав глин входят различные по крупности зерна, но характерные для этого сырья высокие пластичность и связность обусловлены наличием в глинах очень мелких частиц пластинчатой формы, размеры которых менее 0, 005 мм. Малая величина частиц и, следовательно, большая удельная поверхность, а также пластинчатая форма обеспечивают сцепление между частицами и позволяют им сдвигаться относительно друг друга при формовании без нарушения сплошности керамической массы.

В процессе сушки отформованных изделий из глиняного теста испаряется вода, частицы глины сближаются, что сопровождается воздушной усадкой – уменьшением линейных размеров и объема изделий.

Для регулирования отдельных технологических параметров глинистого сырья в керамическую шихту вводят различные добавки: отощители (для снижения пластичности и уменьшения воздушной усадки), пластификаторы (повышающие пластичность и связность массы), плавни (для снижения температуры спекания); выгорающие добавки (для повышения пористости изделий после обжига) и др.

При обжиге происходят изменения в глинообразующих минералах, примесях и добавках. В интервале температур 550...600 °С происходит дегидратация глинистых минералов, т.е. удаление химически связанной воды. Так из минерала каолинита образуется метакаолинит (Al₂O₃·2SiO₂), имеющий почти аморфное строение.

При повышении температуры до 850 °С метакаолинит распадается с образованием глинозема (g-Al₂O₃) и кремнезема (SiO₂), взаимодействующих между собой при температурах 920...980 °С с образованием нового минерала муллита (3Al₂O₃·2SiO₂) в аморфной, стекловидной форме, который обладая высокой прочностью, твердостью, химической стойкостью, придает керамическим изделиям наиболее ценные свойства.

Параллельно идут процессы и в примесях: дегидратация гипса, слюды, гидроксидов железа, декарбонизация известняков и доломитов, модификационные превращения кварца, выгорание органики и др. Образующиеся при этом оксиды взаимодействуют с избыточным аморфным кремнеземом с образованием жидкой фазы – силикатного расплава.

Количество расплава зависит от температуры обжига, а также от химико-минералогического состава глинистого сырья, наличия добавок, реакционной способности и дисперсности компонентов шихты, состава печной среды и продолжительности обжига.

Нарастание плотности и прочности изделий при обжиге объясняется не столько образованием керамического стекла – муллита и ряда других соединений, сколько действием прослоек образовавшегося расплава, который за счет энергии поверхностного натяжения сближает и связывает твердые тугоплавкие частицы.

Уплотнение и упрочнение керамических изделий при обжиге называется спеканием, которое сопровождается огневой усадкой (до 6 %). Степень спекания тесно связана с количеством образовавшегося при обжиге расплава.

Обжиг изделий стеновой керамики, которые должны обладать прочностью и пористостью, ведут в условиях, когда в изделиях образуется минимальное количество расплава (6...8 %), что обеспечивает лишь цементацию всей системы и достаточную прочность керамического черепка (R_сж > 5 МПа) после обжига.

Обжиг изделий, которые в условиях эксплуатации должны быть плотными, прочными, износостойкими и водонепроницаемыми (плитки для полов), ведется при более высоких температурах (до 1250 °С), до полного спекания. Это позволяет получить плотный спекшийся черепок с малыми значениями пористости и водопоглощения (не более 3, 8 %).

Степень спекания глин определяет пористость керамического черепка после обжига, следовательно, и многие его свойства: плотность, прочность, теплопроводность, водостойкость, водонепроницаемость, водопоглощение и др.

По степени спекания керамические изделия делят на две группы:

– пористые изделия, имеющие землистый излом, шероховатую поверхность, издающие при ударе глухой звук, с водопоглощением по массе более 5 %;

– плотные изделия, имеющие блестящий раковистый излом, издающие при ударе чистый звук, водонепроницаемые с показателем водопоглощения по массе менее 5 %.