Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Физические и механические свойства древесины






 

Древесина — это внутренняя часть дерева, которая лежит под корой. Древесина состоит из элементарных клеток, разнообразных по размерам и форме, тесно связанных между собой.

Древесина имеет шарово-волокнистую структуру.

 

Физические свойства древесины

К ним относят: внешний вид древесины, запах, показатели макроструктуры, влажность и связанные с ней изменения (усыхание, разбухание, растрескивание, коробление), плотность древесины, электро-, звуко- и теплопроводность древесины.

 

Внешний вид древесины определяется её цветом, блеском, текстурй и макроструктурой. Цвет древесине придают дубильные, смолистые и красящие вещества, которые есть в клетках. Изменяется цвет древесины и вследствии поражения её разными видами грибов. У молодых деревьев древесина обычно светлее, чем у старых. Стойкий цвет имеет древесина дуба, груши, белой акации, самшита, каштана.

Окраску древесинепридают красящие дубильные вещества, находящиеся в ее клетчатке.

Преобладают породы древесины с теплыми оттенками (красные, красно-коричневые, коричневые, желтые, охристые), но встречаются зеленые, синие, фиолетовые и черные породы древесины.

Желтый цвет имеет древесина ели, пихты, липы, березы, осины, граба. Все эти породы древесины отличаются между собой широким спектром оттенков (от беловатого до красноватого).

Бурый цвет присущ древесине кедра, тополя, бука, лиственницы, ольхи, груши, сливы.

Коричневые оттенки имеют грецкий орех, черешня, яблоня.

Фиолетовый цвет является отличительной чертой сирени и ядра бирючины.

Дерево растёт и развивается в определённых условиях, которые влияют не только на текстуру древесины, но и приводят к различным отклонениям (сучки, наросты, искривления ствола, изменения в цвете) в развитии и строении ствола, что ограничивает область применения древесины.

Блеск — это способность древесины направленно отражать световой поток. Блеск древесины зависит от её плотности, количества, размеров и размещения серцевинных лучей, которые напраленно отражают световые лучи, за счёт чего и возникает блеск на радиальном разрезе древесины. Особенным блеском отличается древесина бука, клёна, платана, белой акации, дуба, ильмы.

Текстурой называется рисунок на разрезе древесины при перерезании её волокон, годовых колец и лучей серцевины. Хвойные породы древесины на тангенциальном разрезе, благодаря существенному отличию в цвете ранней и поздней древесины, имеют красивую структуру. Лиственные породы с ярко выраженными годовыми кольцами и развитыми лучами серцевины (дуб, бук, платан) имеют очень красивую текстуру радиального и тангенциального распилов.

Запах древесине придают смолы, эфирные масла, дубильные и другие вещества, которые в ней содержатся. Характерный запах скипидара есть у хвойных пород древесины — сосны и ели. Древесина дуба имеет запах дубильных веществ, древесина палисандра - запах ванили.

Макроструктура характеризуется шириной годовых колец, которые определяются числом колец на 1 см распила, измеренного в радиальном направлении на поперечном разрезе. Дрвесина хвойных пород имеет более высокие физико-химические показатели, если в 1 см не менее 3 и не более 25 колец.

Влажностью(абсолютной) древесины называется отношение массы влажности, которая содержится в данном объёме древесины, к массе обсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Влажность, которая просачивает клеточные блоки, называется связанной или гигроскопичной, влажность, которая заполняет площадь клетки и межклеточное пространство — свободной или капиллярной.

При высыхании древесины сначала испаряется свободная влажность, а потом гигроскопичная. Различают такие степени влажности древесины: мокрая — долгое время древесина находится в воде, влажность выше 100%, свежесрубленная древесина — влажность 50-100%, естественной сушки — длительное время сохранялась на воздухе, влажность 15-20% (в зависимости от климатических условий и поры года); комнатно-сухая — влажность 8-12%; абсолютно сухая — показатель влажности приближён к 0%.

Звукопроводность— это свойство материала проводить звук. Она характеризуется скоростью распространения звука в материале. В древесине звук бытрее всего распространяется вдоль волокон (5000 м/с), с наименьшей скоростью — в радиальном напралении (» 2000 м/с) и очень медленно в тангеннталном (1500 м/с). Звукопроводность древесины в продольном напралении в 16, а в поперечном в 3-4 раза выше звукопроводности воздуха. Это свойство древесины и её свойство резонировать (усиливать звук без искривления тона) используют в производстве музыкальных инструментов. Наилучший материал для них - древесина ели, кедра сибирского и пихты кавказской.

Электропроводность древесины характеризуется её сопротивлением прохождению электрического тока. Она зависит от породы древесины, температуры, напраления волокон и влажности древесины. Электропроводность сухой древесины назначительная, что позволяет применять её в качестве изоляционного материала (розетки под штепсели и выключатели).

 

Механические свойства древесины

К ним относятся прочность, твёрдость, жёсткость, ударная вязкость и другие.

 

Прочность — способность древесины оказывать сопротивление проникновению тела определённой формы.

Твёрдость торцевой поверхности выше чем твёрдость боковой поверхности (тангенциальной и радиальной) на 30% у лиственных пород и на 40% у хвойных. По степени твёрдости все породы древесины можно разделить на три группы:

мягкие породы древесины — торцевая твёрдость 40 Мпа и менее (сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ольха, каштан);

твёрдые породы древесины - торцевая твёрдость 40, 1 — 80 Мпа (лиственница сибирская, бук, дуб, вяз, берёза, ильм, карагач, платан, клён, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень);

очень твёрдые породы древесины - торцевая твёрдость более 80 Мпа (акация белая, граб, кизил, самшит, фисташковое дерево, тис).

Ударная вязкость— способность древесины поглощать работу без разрушения.

Раскалывание древесины имеет практическое значение, поскольку некоторые её виды заготавливают раскалыванием. Сопротивление раскалыванию по радиальной плоскости у древесины лиственных пород меньшее, чем по тангенциальной. Это объясняется влиянием лучей серцевины (у древесины дуба, бука, граба). У хвойных, наоборот, раскалывание по тангенциальной плоскости меньшее, чем по радиальной.

Способность древесины удерживать металлические крепления — важная её особенность. При забивании в древесину волокна частично перерезают или раздвигают и, таким образом, осуществляют на боковую поверхность гвоздя давление, которое называют трением, удерживающем гвоздь в древесине. Сопротивление древесины вытягиванию шурупов приблизительно в 2 раза большее, чем сопротивление вытягиванию гвоздей.

Способность древесины выгибать и разрешать гнуть её. Лучше поддаются процессу выгибания лиственные породы, такие как ясень, дуб, берёза. У хвойных пород способность к выгибанию невысокая. У влажной древесины эта способность выше, чем у сухой.

Материалы для изготовления ДК. Классификация условий эксплуатации ДК. Расчетные характеристики материалов (норм. и расч. сопротивления, коэффициенты условий работы). Нормы проектирования ДК (СНИП II-25-80, СП 64, 13330.2011). Требования к качеству лесоматериалов в зависимости от работы ДК.

 

Путем механической, механико-химической и химической переработки ствола, корней и кроны дерева получают так называемые товары. По способу получения лесные товары разделяют на семь групп: лесоматериалы; модифицированная древесина; композиционные древесные материалы; сырье для лесохимических производств; целлюлоза, бумага и древесноволокнистые материалы; продукция гидролизного и дрожжевого производства; продукция лесохимических производств.

 

Для строительных целей используют в основном товары первой группы — лесоматериалы, а также композиционные древесные материалы и модифицированную древесину.

 

По способу механической обработки лесоматериалы разделяют на: круглые; пиленые материалы; лущеные; фрезерованные (строганые); колотые, производимые разделением древесины вдоль волокон клиновидным инструментом; измельченные (щепа, опилки стружки), получаемые в процессе обычного пиления и фрезерования или специальной переработкой древесины.

 

Композиционные древесные материалы (листовые, плитные и другого вида) получают с помощью связующих (вяжущих) веществ из предварительно разделенной на части древесины (фанера, столярные плиты, древесностружечные плиты, древеснослоистые пластики, фибролит и др.).

 

Модифицированная древесина — цельная древесина с направленно измененными свойствами (прессованная древесина, пластифицированная аммиаком, модифицированная синтетическими смолами и др.).

 

Круглые лесоматериалы.

 

Ствол поваленного дерева, опиленный от корневой части и очищенный от сучьев, называют хлыстом. Процесс деления хлыстов на части называют раскряжевкой. При раскряжевке хлыстов получают отрезки разной длины — бревна, кряжи и чураки. В строительстве используют главным образом бревна, как в круглом виде, так и в качестве сырья для выработки пиломатериалов.

 

Круглые лесоматериалы по толщине (диаметру верхнего отруба) разделяют на мелкие, средние и крупные. Мелкие, называемые часто подтоварником, имеют диаметр 6...13 см, средние— 14...24 см, крупные — 26 см и более. Более тонкие части ствола или тонкий лес (3......7 см) строители называют жердями. Длина бревен — 3...6.5 м, с градацией — через 0, 5 м.

 

В зависимости от качества древесины и дефектов обработки круглые лесоматериалы разделяют на четыре сорта. В строительстве преимущественно используют бревна 2-го и 3-го сортов.

 

Пиломатериалы и заготовки.

 

Пиломатериалы по геометрической форме и размерам поперечного сечения делят на пластины, четвертины, брусья, бруски, доски, горбыль (10.15). Брусья имеют толщину и ширину более 100 мм; бруски — толщину до 100 мм и ширину не более двойной толщины; доски — толщину до 100 мм, ширину более двойной толщины. По характеру обработки пиломатериалы делят на обрезные и необрезные. У необрезных пиломатериалов кромки не пропилены. По степени обработки пиломатериалы разделяют на нефрезерован-ные и фрезерованные (строганые). При толщине материалов до 32 мм их называют тонкими, при большей толщине — толстыми. Тонкие доски называют еще тесом.

 

Пиломатериалы хвойных пород изготовляют длиной 1...6.5 м с градацией 0, 25 м. Доски и бруски разделяют на пять сортов (отборный; 1, 2, 3 и 4-й); брусья отборного сорта не имеют. В строительстве используют все сорта, а в столярном производстве 1-го и 2-й сорта. Ширина пиломатериалов увязана с толщиной и максимально может быть: у досок — 250 мм, брусков — 200 мм, брусьев — 250 мм.

 

Пиломатериалы лиственных пород изготовляют длиной 0, 5...6, 5 м с градацией через 0, 25 м. По качеству эти пиломатериалы разделяются на три сорта.

 

Заготовки — это доски и бруски, прирезанные применительно к заданным размерам и качеству древесины, используемой для изготовления деталей с припусками на механическую обработку и усушку. Заготовки по видам обработки различают: пиленые — полученные путем пиления; клееные—изготовленные путем склеивания из нескольких более мелких заготовок; калиброванные — для оформления углов между полом и стенами, а наличники для оформления дверных и оконных коробок и закрытия щели между коробкой и стеной.

 

Столярные плиты состоят из внутреннего щита, изготовляемого из узких реек (основа) и наклеенного на щит с обеих сторон шпона в один или два слоя (лицевой и оборотный слои). Щиты плит изготовляют из древесины хвойных и мягких лиственных пород '(березы и др.), широко используя отходы производства (горбыль, рейки и др.). Столярные плиты могут иметь обработанные до заданных размеров. В строительстве широко используют также заготовки, имеющие после фрезерования специальную форму сечения (плинтусы, наличники, обшивки, поручни и т. п.).

 

Классификация профильных деталей должна базироваться на учете назначения и условий эксплуатации деталей, исходного их материала (порода древесины, монолитность и др.), наличия и вида отделки или облицовки деталей.

По назначению профильные детали, как и другие деревянные детали и конструкции, могут быть подразделены на три группы: несущие, т.е. воспринимающие значительные постоянные и временные механические нагрузки; ограждающие — выполняющие функции защиты конструктивных систем здания; декоративные, т.е. выполняющие эстетические функции в интерьере или экстерьере здания. Практически все профильные детали по своему назначению могут быть отнесены к двум-трем группам. Например, доски и бруски пола могут испытывать как постоянные (от изделий мебели в комнате), так и временные (при передвижении человека) нагрузки; одновременно они защищают помещение от температурных изменений, а при прозрачной отделке они являются декоративными элементами интерьера помещения.

Условия эксплуатации профильных деталей подразделяют их на две основные группы: эксплуатируемые внутри помещений и эксплуатируемые снаружи помещений.

Исходным материалом для изготовления профильных деталей является древесина хвойных и лиственных пород. По условиям договоров (заказов) на поставку деталей их могут изготавливать из древесины тропических пород (экзотов). По признаку монолитности детали подразделяют на цельные, клееные и прессованные.

Детали могут, с учетом условий договоров (заказов) на их поставку, отделываться прозрачными (лаковыми) покрытиями или непрозрачными красками и эмалями различных цветов. Ряд деталей, например подоконные доски и, как правило, поручни из прессованных древесных частиц, защищают облицовочными материалами (шпоном из древесины ценных пород, текстурной бумагой и др.). Поэтому профильные детали могут поставляться в различном виде: без отделки или облицовки, с прозрачной отделкой, с непрозрачной отделкой или облицовкой. Решение в данном случае должен принимать заказчик (покупатель) деталей.

Изложенные основные классификационные признаки деталей не исключают наличия других, дополнительных признаков, которые могут устанавливаться в договорах (заказах) на поставку деталей. К таким дополнительным признакам могут быть, в частности, отнесены конкретная порода древесины (например, липа или осина для внутренней обшивки), материал и цвет облицовки деталей и т.п.

 

Качество деталей определяется их назначением, условиями эксплуатации и характеризуется рядом показателей. К ним относятся качество древесины, ее влажность, шероховатость поверхностей деталей, прочность клеевых соединений.

Качество древесины определяется природными свойствами конкретной древесной породы и наличием пороков, негативно влияющих на эти свойства. Учитывая декоративные функции практически всех профильных деталей, они не должны иметь пороков древесины, за исключением здоровых сросшихся сучков размером до 20 мм, несквозных торцевых трещин длиной до 10 мм и наклона волокон (косослоя) до 10 %. Естественно, что столь жесткие требования должны предъявляться к лицевым (видимым) поверхностям деталей. На нелицевых, т. е. невидимых в процессе эксплуатации поверхностях деталей могут иметься пороки более крупных, но тоже нормированных размеров.

Влажность древесины деталей должна соответствовать условиям их эксплуатации. Поэтому интерьерные детали должны иметь влажность в пределах 8—12 %, а экстерьерные — от 12 до 18 %, а условия эксплуатации кровельных деталей не позволяют жестко нормировать диапазон их влажности: во время дождя их влажность может составить 30 и более %, а в период сухой солнечной погоды — менее 10 %. Необходимо отметить, что диапазон влажности экстерьерных деталей может быть обеспечен при условии их непрозрачной защитной отделки.

Условия эксплуатации профильных деталей предопределяют различные требования к шероховатости их поверхностей. Если в процессе эксплуатации поверхность детали соприкасается с руками человека, например, поручни, или она должна иметь прозрачное отделочное покрытие, то параметры шероховатости лицевой поверхности детали должны отличаться от шероховатости поверхностей деталей, эксплуатируемых в иных условиях или защищаемых непрозрачными покрытиями или облицовочными материалами. Поэтому лицевые поверхности фрезерованных деталей, защищаемых прозрачными покрытиями, должны иметь шероховатость не более 80 мкм, подлежащих непрозрачной отделке или облицовке — до 200 мкм, а нелицевые поверхности деталей могут иметь шероховатость порядка 500 мкм.

Ряд деталей может изготавливаться клееными по сечению (на гладкую фугу) или по длине (на зубчатый шип). Клееные по сечению детали должны иметь прочность клеевого соединения на уровне прочности цельной древесины при ее скалывании (порядка 5 МПа). Склееные по длине детали обычно испытывают на изгиб нагружением их кромки или пласти. Строительное нормирование прочности деревянных деталей определяет, что клееные по длине детали удовлетворяют эксплуатационным требованиям, если при вышеуказанных испытаниях их прочность составляет не менее, соответственно, 24 и 27 МПа.

Безопасность — как определяющий критерий качества деталей — обеспечивается правильным выбором породы древесины, ее качеством, включая влажность и наличие пороков, и прочностью клеевых соединений.

Нами уже отмечалось (см. «СЭ» № 16, 2002 г.), что пользующийся повышенным спросом у отечественного покупателя «европогонаж» (обшивки, плинтусы, доски пола и др.) отличается тремя основными параметрами: качественной сушкой древесины, высокоточной обработкой деталей, надежной и привлекательной упаковкой. Многие инофирмы сопровождают пачки деталей подробной инструкцией по их хранению, монтажу и эксплуатации.

 

Гарантии качества профильных деталей требуют от их изготовителей системного обеспечения. В кратком изложении система обеспечения качества деталей должна включать: применение современного высокоточного оборудования по раскрою пиловочных бревен, сушке пиломатериалов и обработке заготовок; комплекс контроля качества — входной контроль качества сырья и материалов, операционный контроль в процессе изготовления деталей, приемочный контроль перед поставкой деталей; постоянное повышение квалификации персонала и стимулирование его труда; обеспечение товарного вида деталей; сбор и анализ пожеланий заказчиков (покупателей) и др.

В условиях реальной конкуренции весьма важное значение приобретают вопросы прав потребителей. Юридические аспекты этой задачи должны отражаться в договоре на поставку деталей, а взаимоответственность изготовителя и покупателя — в инструктивном сопровождении деталей. Инофирмы недаром уделяют этому аспекту серьезное внимание. Долговечность, надежность, безопасность деталей — важные потребительские параметры, которые обеспечиваются не только качеством изготовления, но и условиями применения деталей. Поэтому покупатель деталей должен четко представлять — в каких условиях должны храниться детали, как их крепить, чем, как и когда защищать.

Изложенные положения по классификации профильных деталей, нормированию и обеспечению их качества предлагается принять за основу при разработке отечественного стандарта на этот вид продукции строительной деревообработки.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.