На главную: Строительное дело
Вход
Строительное делоЧастный домСтройматериалыСтроительный материал...
НЕ понравилась
0
Понравилось

Строительный материал древесина

Структура древесины. Строительный лесоматериал изготавливается из древесных стволов, выполняющих три функции. Они несут крону дерева, передают ей вбираемые корнями питательные вещества и, наконец, накапливают эти вещества. Лиственные деревья выполняют указанные функции с помощью трех различных видов клеток, образующих древесную массу. Трубчатые клетки располагаются главным образом вдоль ствола. У хвойной древесины, имеющей более простую и упорядоченную структуру, клетки одной и той же формы выполняют две функции: проводят воду и служат для укрепления. Эти клетки имеют длину от 1 до 8 мм и четырех- или шестиугольное сечение диаметром менее 0,1 мм. Они расположены в продольном направлении, составляют более 90% древесной массы и пронизаны многочисленными, еле различимыми поперечными клетками - сердцевинными лучами, тянущимися от коры к сердцевине.

Древесина, таким образом, напоминает пучок трубок, идущих в одном направлении и придающих ей тем самым анизотропные свойства.

Физические и механические свойства параллельных и перпендикулярных оси ствола участков дерева в значительной мере отличаются друг от друга. Микроструктуру хвойной древесины лучше всего понять, рассматривая три взаимно перпендикулярных разреза ствола (рис. 1): поперечный, радиальный и тангенциальный.

В поперечном разрезе, сделанном перпендикулярно оси ствола, можно увидеть следующие слои:

  1. кору, состоящую из древесины и луба;
  2. собственно древесину, образованную ежегодно нарастающими клетками (ранняя и поздняя древесина). Границу нароста легко увидеть простым глазом (годичные кольца). Внутри годичного кольца можно также различить раннюю древесину (широкий внутренний канал, тонкие стенки клеток) и позднюю (узкий внутренний канал, толстые стенки клеток);
  3. сердцевину - отмершие ткани, вокруг которых образовались годичные кольца. Между годичными кольцами и собственно древесиной находится камбий-слой частично живых клеток, благодаря делению которых и происходит рост дерева. Камбий различим только под микроскопом.

В радиальном разрезе, проходящем через ось ствола (рис. 2) годичные кольца, как правило, видны в виде параллельных оси ствола полос, а сердцевинные лучи -в виде полос, расположенных радиально. Радиальные клетки служат для передачи и накапливания питательных веществ в горизонтальном направлении. Те клетки, которые образовались вначале, проникают от сердцевины до коры. Разрезанные вдоль сердцевинные лучи кажутся в радиальном разрезе блестящими.

В тангенциальном разрезе годичные кольца предстают в виде изогнутых или волнистых линий (рис. 3). Более крупные сердцевинные лучи, разрезанные под прямым углом, выглядят как перекрученные темные полосы (главным образом у дуба и бука).

Рост дерева происходит в результате деления клеток окружающего древесную массу слоя камбия. При этом клеток древесины образуется больше, чем клеток коры. В период роста, который в умеренном климате начинается в апреле или мае и заканчивается в августе или сентябре, вокруг уже существующей древесины нарастает новый, хорошо различимый слой в виде цилиндра часто неодинаковой ширины. Это и есть годичное кольцо. Вначале образуются тонкостенные, с широким внутренним каналом, клетки ранней древесины, которые у хвойных деревьев заметно светлее, чем клетки поздней древесины, у которых стенки толще (рис. 4). Ранняя древесина должна быстро доставлять питательные вещества от корней к листьям; клетки поздней древесины служат, главным образом, для укрепления ствола.

В тропических районах зоны прироста образуются в период смены засухи и дождей. Здесь прирост наблюдается не каждый год. Вечнозеленые тропические деревья, рост которых не прерывается периодом покоя, не образуют годичных колец.

Ширина годичных колец и доли ранней и поздней древесины зависят, главным образом, от состояния почвы, климатических условий, возраста дерева, лесозащитных мер и воздействия вредителей. Ширина годичных колец колеблется от 1 до 10 мм и более, причем внутри ствола могут возникать размягченные участки. Как правило, медленно растущие деревья образуют узкие годичные кольца, а быстро растущие - широкие.

У наиболее часто используемых видов деревьев ширина годичных колец колеблется в течение 20 лет от 1 до 4 мм. У хвойных деревьев с узкими годичными кольцами древесина тверже и обладает большей плотностью, чем у деревьев с широкими годичными кольцами. Однако если рассматривать общий поперечный распил, то видно, что наиболее важную роль в годичном кольце играет поздняя древесина.

Если сравнить торцовые распилы разных видов деревьев, можно установить, что у одних наблюдается равномерная окраска всего распила, в то время как у других часть его окрашена в более темный цвет и окружена более или менее светлым кольцом. В этой части, называемой заболонью, находятся живые, физически активные древесные клетки, в то время как во внутренней - сердцевине - клетки, в большинстве своем, отмерли.

Превращение древесины в ядровую начинается, лишь когда возраст дерева достигнет 20-40 лет. Тогда в стволе образуется достаточно широкая заболонь, которая служит для подачи влаги. Внутренняя часть ствола освобождается от выполнения этой задачи, влагопроводящие каналы вследствие химических и структурных изменений блокируются, и содержание влаги в древесине уменьшается.

В отмерших клетках сердцевины отлагаются такие субстанции, как красители, смолы, жиры, дубильные и каучукообразные вещества. Благодаря этому сердцевинная древесина приобретает более темную окраску, становится тяжелее, тверже, способна лучше противостоять вредителям. Вследствие заполнения части клетки сужается ее гигроскопический потенциал и уменьшается тенденция сердцевинной древесины к отмиранию.

Деревянный клин, вырезанный из девятилетнего ствола

Деревянный клин, вырезанный из девятилетнего ствола

1 - сердцевинные лучи; 2 - сердцевинные трубки (трахеиды); 3 - годичные кольца

Граница между сердцевиной и заболонью обычно не проходит целиком по одному годичному кольцу. У комля старых деревьев заболонь часто шире, чем в верхней части ствола.

По разнице окраски заболони и сердцевинной древесины и по образованию последней деревья подразделяются на следующие группы.

  1. Деревья с ядровой древесиной, такие, как сосна, лиственница, дуб. У этих деревьев сердцевина отделена от заболони цветовой гранью.
  2. Деревья с преобладанием ядровой древесины. такие как ель, пихта, красный бук. У этих деревьев содержание влаги в сердцевинной древесине ниже, чем в заболонной, но цветом они не отличаются.
  3. Деревья без сердцевины, с одной лишь заболонной древесиной, такие, как береза.

Цветную сердцевину с часто неравномерными, волнистыми очертаниями, которая встречается у деревьев с преобладанием ядровой или заболонной древесины, называют ложной сердцевиной.

Свойства древесины. Древесина как естественно растущий материал обладает рядом свойств, определяющих возможность ее применения для строительства. В первую очередь речь идет о таких природных и неизбежных при росте дерева данных, как суковатость, средняя ширина годичных колец, расположение волокон или смоляных ходов, которые в зависимости от назначения древесины могут допускаться только в известных пределах. С другой стороны, возможны и такие качественные отклонения, как трещины, поражения грибами или насекомыми, которые могут возникнуть как до валки леса, так и после неё.

Рассмотрим подробнее качественные признаки строительной древесины, приведенные и пронумерованные в DIN 4074, ч. 1 и 2. Круглый и пиленый лесоматериал согласно DIN 4074 по качеству подразделяется на три класса.

  • Класс I. Лесоматериал повышенной прочности.
  • Класс II. Лесоматериал обычной прочности.
  • Класс III. Лесоматериал ограниченной прочности.

Требования к качеству древесины по DIN 4074 распространяются на строительный лесоматериал. сечения которого определяются расчетом прочности. Поэтому балки должны отвечать этим требованиям только в той части своей длины (включая припуск величиной в полтора сечения), в которой полностью используются напряжения. Строительные детали или их части, которые должны соответствовать I классу, следует определенным образом обозначать на чертежах. Участки балок, соответствующие этому классу, в свою очередь должны также иметь определенную маркировку.

В большинстве же случаев в основу расчетов и конструирования закладывается, за исключением клееной древесины, лесоматериал класса II, который никакой маркировки не требует.

В DIN 68365 включены признаки, характеризующие внешний вид лесоматериалов всех типов. Здесь для брусьев различаются нормальный и особый класс; классы, характеризующие качество, существуют как для досок разной толщины, так и для горбыля и планок.

Пиленый лесоматериал следует делать по возможности из прямых стволов или отрезков ствола, сбежистость которых (отклонение от круглой или цилиндрической формы) не переходит определенных границ. Сбежистость часто бывает связана с уменьшенной плотностью в сырьевом состоянии и пониженной прочностью.

Кривизна. Незначительные искривления круглого лесоматериала неизбежны, так как влажностные изменения при неравномерных условиях роста вызывают различные деформации древесины. При использовании для сжатых элементов пиленого лесоматериала класса I допускается кривизна 1/400, а класса II 1/250 длины.

Для изгибаемых элементов длина участков наибольшего искривления не должна превосходить 2 м. Для круглого лесоматериала указанный предел может быть повышен.

Свилеватость. Если производить параллельный распил искривленных или сильно сбежистых участков ствола, то при прямом расположении волокон из-за диагонально разрезаемых годичных колец будет наблюдаться отклонение направления волокон по отношению к продольной оси бревна, измеряемое в мм на 1 м длины (рис. 5).

Косослой. При косослое волокна древесины идут винтообразно вокруг ствола. Косослойный лесоматериал можно внешне узнать по сухим и высыхающим трещинам, расположенным на круглых стволах винтообразно, а на брусьях косо. В то время как у круглого лесоматериала косослой почти не отражается на прочности, поскольку волокна проходят насквозь, у брусьев многие волокна оказываются разрезанными по диагонали, и тогда прочность их по сравнению с прямослойным лесоматериалом уменьшается.

Для трех классов пиленого лесоматериала установлено максимально допустимое отклонение волокон, а на 1м длины, измеренное у тангенциально удлиненных волокон (рис. 6).

Диагональные волокна

5 - Диагональные волокна; допустимое отклонение волокон а на 1 м длины: класс I а = 70 мм класс II а = 120 мм

Косослой

6 - Косослой; допустимое отклонение волокон, измеренное на 1 м сухих трещин: класс I a = 100 мм класс II а = 200 мм класс III а - 330 мм

Сучки. Наличие сучков обычно значительно снижает прочность древесины, причем прочность при растяжении и изгибе снижается больше, чем при сжатии. С другой стороны, сопротивление изменению формы в результате поперечного сжатия (поперек волокон) у сучковатого лесоматериала может стать даже выше, чем у лесоматериала без сучков.

Сучковатость играет решающую роль для оценки предполагаемой прочности при определении размеров используемых деревянных элементов.

Важнейшим критерием для отнесения лесоматериала к какому-либо классу качества служит приходящаяся на определенную длину сумма диаметров сучьев, разделенная на сторону сечения (табл. 7 и 8). Для круглого лесоматериала соответствующие величины делятся на его диаметр. Для досок различной толщины и горбыля сумма размеров сучьев на видимых плоскостях делится на удвоенную ширину сечения. В ослабленных участках определяющими являются размеры оставшегося сечения.

Серницы. Серницы, или смоляные ходы, образуются в живом дереве, когда в результате сильного сгибания, вызываемого ветром, под приподнятым слоем камбия скапливается смола. Когда имеют дело со смолообразующими видами деревьев с произвольно расположенными серницами, то по их величине и числу, которые можно заметить. следует решить, насколько их присутствие может снизить ценность древесины.

В DIN 68365 приведены характеристики допустимости серниц в досках и брусьях, причем серницы шириной до 2 мм и длиной до 2 см рассматриваются как неизбежные и во внимание не принимаются.

Когда поверхность дерева подвергается обработке, смола должна быть извлечена, а углубление зашпаклевано; на места, где выступает смола, не ложится никакая краска. Высохшая и затвердевшая смола под воздействием тепла размягчается и выступает через любую окраску. Поэтому там, где поверхность дерева хорошо видна, например, при отделке сауны, следует использовать несмолистые виды деревьев, например ель.

Трещины могут иметь различную форму, они образуются на растущем стволе.

Часто наблюдающиеся при неравномерном изменении ширины годичного кольца полные или частичные отслоения древесины называют отлупами (рис. 9). Доски с отлупами обычно разваливаются; у брусьев же, поскольку они не смогут сопротивляться сдвигу, несущая способность сильно падает. Поэтому у пиленого лесоматериала I и II класса отлупы не допускаются.

Морозобойные трещины идут вдоль ствола начиная от коры и расходятся радиально вглубь (рис. 10).

7 - Предельные величины сучковатости для брусьев, мм

Расположение сучьев (за единицу принимается всегда диаметр самого малого из видимых сучков)

Отдельные сучья

Отдельные сучья

Скопление сучьев на участке длиной 150 мм

Скопление сучьев на участке длиной 150 мм

8 - Предельные величины сучковатости для досок разной толщины и планок

Расположение сучьев

Отдельные сучья

Скопление сучьев на участке длиной 150 мм

Скопление сучьев на участке длиной 150 мм

Скопление сучьев на участке длиной 150 мм

Последующие годичные кольца как бы пытаются закрыть трещину, однако зимой они обычно возникают снова, в результате чего часто образуются морозобойные наросты. Поражения молнией могут выражаться как в отщеплении узких продольных полосок коры (молниевые канавки), так и в полном раскалывании ствола (рис. 11). Чаще всего, однако, наблюдаются малозаметные внешние отщепления с мелкими разрывами волокон, которые могут в значительной мере нарушать сплошность сечения.

Иногда у живого дерева возникают и сухие трещины, которые расходятся, как и морозобойные, радиально. Из-за наличия радиальных трещин происходит повреждение защитной коры, что может привести к таким вторичным поражениям, как заражение грибами.

9 - Отлуп, часто с трещинами сердцевины

Отлуп, часто с трещинами сердцевины

10 - Морозобойные трещины, чаще встречаются у древесины лиственных пород

Морозобойные трещины

11 - Поражение молнией (канавка или желоб от молнии)

Поражение молнией Летки ломовых жуков-усачей

12 - Летки ломовых жуков-усачей

Картина прогрызания древесины и летки обычного жука-древогрыза

13 - Картина прогрызания древесины и летки обычного жука-древогрыза

Бурая гниль вызывает распад на куски

14 - Бурая гниль вызывает распад на куски

Белая гниль образует мягкую волокнистую массу

15 - Белая гниль образует мягкую волокнистую массу

Подобные трещины не допускаются у лесоматериала I и II класса. Что же касается трещин, неизбежных при высыхании древесины, образующихся на поверхности сваленных деревьев или после их распиловки, то при оценке качества они не учитываются. поскольку эти трещины обычно неглубоки и длина их невелика.

Разрушения, причиняемые насекомыми-вредителями и грибами. Насекомые-вредители могут в зависимости от их вида напасть как на растущее, так и на поваленное дерево; они не отдают предпочтения лиственным или хвойным деревьям и могут встречаться у обоих видов.

Жуки-древоточцы откладывают яйца в щели поверхности древесины: через несколько недель вылупливаются личинки, которые и являются фактически вредителями. Они живут в дереве иногда многие годы, откармливаются, пока не превратятся в куколки, и структура дерева из-за проделанных ими ходов оказывается в большей или меньшей степени разрушенной.

Внешне поражение насекомыми можно обнаружить только по леткам, через которые жуки, вылупливающиеся из куколок, покидают дерево (рис. 12 и 13).

Картина повреждения дерева, а также следы, оставленные насекомым-вредителем, позволяют установить вид этого насекомого. Поваленный лес, пораженный насекомыми, можно сохранить для строительства, если принять соответствующие меры.

Основные дереворазрушающие насекомые - домовые усачи, личинки которых часто вызывают глубокие разрушения, обычные жуки-древоточцы, а также рогохвосты, поражающие только больные деревья.

Для лесоматериала I класса поражение дереворазрушающими насекомыми недопустимо. Материалы II класса или класса обычной прочности по DIN 68365 могут иметь поврежденные участки на поверхности. Наличие живых личинок или яиц насекомых-вредителей в строительном лесоматериале недопустимо.

Повреждения грибами могут принимать различную форму. В самых тяжелых случаях древесина в результате гниения может оказаться полностью разрушенной, в других случаях наблюдается лишь легкое посветление.

Наиболее опасны грибы, уничтожающие лигнин или целлюлозу, или и то, и другое. При длительном воздействии эти грибы полностью губят дерево.

Развитие грибов может происходить лишь при определенной влажности древесины, примерно 20-30%, и при температуре от +3 до +38 гр. С. Многие грибы, однако, могут переносить периоды засухи и низкие температуры, и при благоприятных условиях продолжают начатую разрушительную работу.

Голубянки окрашивают заболонную древесину хвойных порол в голубовато-серый, вплоть до черного, цвет, не затрагивая стенки клеток. Прочность дерева при этом не уменьшается, и голубизна допускается даже для лесоматериала I класса, но не для специального, к которому относится только безупречный материал.

Красные и коричневые полосы часто свидетельствуют о начинающемся воздействии грибов, при котором технические и химические характеристики древесины еще не изменились. Такое дерево еще может использоваться как лесоматериал II класса или класса обычной прочности.

При красной и коричневой гнили целлюлоза стенок клеток постепенно отделяется, дерево приобретает красно-коричневую окраску, становится ломким и покрывается трещинами. Остальная древесина распадается на кусочки и внешне становится похожей на капусту (рис. 14). Большинство домовых грибов, таких, как домовый гриб обыкновенный, пористый и пленочный, являются причиной появления красной гнили.

Грибы, вызывающие белую гниль, поедают в первую очередь лигнин, затем целлюлозу и, наконец, полностью разрушают дерево. Цвет древесины сначала делается сероватым, потом белым. Часто бывает, что поражение на определенном участке дерева носит характер отдельных точек, и тогда образуются небольшие полоски и дырки, заполненные остатками целлюлозы (рис. 15). Как красная, так и белая гниль делают лесоматериал непригодным.

Породы древесины, применяемые в строительстве. В качестве строительного лесоматериала в ФРГ применяют приведенные ниже виды европейских хвойных деревьев твердых пород.

Деревья твердых лиственных пород, растущие в ФРГ (бук, дуб), используются только для изготовления специальных конструктивных элементов, таких, как опорные подкладки, шпонки или клинья.

Свойства европейских деревьев даже одной породы могут колебаться в значительных пределах в зависимости от области их произрастания. Перед тем как применять древесину в строительстве, следует иметь достоверные данные о ее свойствах.

Хвойная древесина. Хвойная древесина характеризуется при небольшой плотности достаточной прочностью и незначительными показателями усыхания и разбухания. Она легко поддается как ручной, так и машинной обработке.

Ель обыкновенная - главный строительный лесоматериал Средней и Северной Европы. Дерево с созревшей древесиной имеет желтовато-белую окраску. В поперечном разрезе четко обозначены годичные кольца и тонкие смоляные ходы. Остроганная поверхность приобретает блеск и шелковистость, однако смоляные ходы все же заметны. Древесина пихты и ели легко окрашивается кистью, но плохо поддается различным способам пропитки. Без соответствующих мер защиты ель на открытом воздухе неустойчива к атмосферным воздействиям. Ель применяется как лесоматериал для наружных и внутренних элементов конструкций, для изготовления пакетов клееных досок, обшивки, оболочек, полов и т.д.

Пихта благородная, пихта белая имеет древесину несколько более светлую, чем ель, похожа на нее по структуре и свойствам, но не смолистая. Пихта, как и ель, широко используется в строительстве. Обычно эти два вида лесоматериала поставляются вместе как смешанный сортамент.

Сосна обыкновенная распространена повсюду в Европе, а также и в Азии (Сибирь). Это дерево с ядровой древесиной, сердцевиной красного цвета и желтоватой, широкой заболонью. Сосновая древесина отличается широкими годичными кольцами, содержит много смолы и темнеет вся целиком (сердцевина и заболонь).

При обработке поверхности сосновой древесины следует обращать внимание на сучковатость и смолистость. Заболонная древесина пропитывается хорошо, в то время как у ядровой, которая уже сама по себе прочна, глубокая пропитка достигается с трудом.

Сосна устойчивее по отношению к атмосферным воздействиям, чем ель. но при использовании для наружных конструкций следует для надежности подвергать ее защитной обработке. Кроме того, сосна легко подвержена поражению голубыми грибами, что при прозрачном красочном покрытии может в значительной мерс испортить ее внешний вид.

Сосна применяется как лесоматериал для изготовления внешних и внутренних конструкций, оконных рам и дверей, пакетов клееных досок, обшивки, полов, настилов, фанеры, заборов, а также в качестве подоблицовочного материала.

Лиственница широко распространена в Средней Европе, в основном в Альпах. Это дерево с ядровой древесиной, темно-коричневой сердцевиной и желто-коричневой узкой заболонью. Оно имеет четко обозначенные годичные кольца, часто несколько волнистого очертания, с широкими зонами поздней древесины. Лиственница очень богата смолой и пригодна для наружной отделки. Хорошо пропитывается только заболонь; для достаточно прочной ядровой древесины обычно бывает достаточно поверхностной окраски. Лиственница легко раскалывается, поэтому перед тем, как забивать в нее гвозди, следует вначале просверлить отверстия.

Лиственница находит применение как строительный лесоматериал для наружных конструкций, оконных рам и дверей, для обшивки пергол, а также как материал для сельского строительства.

Лиственная древесина. Лиственные деревья. обладая большей плотностью, поддаются обработке труднее, чем хвойные; они имеют более высокую прочность на поперечное сжатие, меньше подвержены усушке и разбуханию.

Бук широко распространен по всей Европе; в нем преобладает ядровая древесина желто-коричневого цвета. В тангенциальном

разрезе хорошо видны сердцевинные лучи в виде темных перекрученных полосок длиной примерно 6 мм, в то время как границы годичных колец, как правило, четко не обозначены.

Бук выделяет много испарений, вследствие чего приобретает определенный красноватый оттенок и при этом становится более гибким. Он хорошо поддается обработке и пропитке, приобретая таким образом долговечность. Бук применяется для изготовления опорных подкладок, шпонок, клиньев, фанеры, проступей, паркета, под-балок, нижних обвязок.

Дуб распространен в Европе, родственные виды встречаются в Японии, Иране, Америке. Это дерево с ядровой древесиной и узкой серовато-белой заболонью, четкими годичными кольцами и большими сердцевинными лучами. Дубовая древесина, за исключением заболонной, очень долговечна. Она в меньшей степени, чем бук, подвержена усушке и разбуханию. Остроганная поверхность ее становится очень гладкой. Дубовая древесина хорошо принимает окраску или покрытие лаком, хорошо пропитывается. Она находит самое разнообразное применение. Благодаря своей долговечности древесина используется для изготовления элементов, подвергающихся длительному атмосферному воздействию (гидротехнические сооружения, мосты).

{nb_link}
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Смотрите также

 
 
 
Регистрация | Забыли пароль? | Контанкты | Правила
Последние комментарии | Теги | Каталог ссылок
О сайте | Карта сайта | Наша команда | Список пользователей
Статистика | RSS | RSS отзывов
2009 © DeloStroika.ru - Сайт представляет Вам материалы по строительной тематике: строительство домов, коттеджей, ремонтные работы в доме и ремонт в квартире. Самостоятельно Вы сможете научиться строить гараж, построить баню, построить бассей и другие хоз. постройки. Видео раздел предлагает к просмотру материалы внутренней отделки и интерьера помещений Вашей квартиры.
* При полном или частичном использовании материалов сайта, активная (dofollow) гиперссылка на страницу материала обязательна.
Запросов: 2 (0.00149)
Rambler's Top100