Дерево характеристики материала – Породы, свойства и характеристики древесины как строительного материала :: Стиль-Но

Содержание

Дерево: материал и его характеристики

Каждая древесная порода имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при плотницких и столярных работах. Столяру приходится учитывать множество технических показателей древесины.

К ним относят текстура древесины (внешний вид волокон), прочность (способность материала выдерживать ту или иную нагрузку), легкость в обработке («поведение» дерева при механическом воздействии).

Кроме того, столяру необходимо знать, будут ли держаться в той или иной породе гвозди, шурупы, различные детали крепления, петли, насколько хорошо она шлифуется и полируется, в каком производстве она пригодна, как реагирует на окружающую температуру и влажность, для каких работ 0 на предназначена.

Сосна

Дерево имеет тонкую и ровную те текстуру, хорошую прочность и гибкость; легко обрабатывается, что делает ее одним из самых популярных материалов. Древесина хорошо шлифуется, склеивается, в нее легко входят гвозди, и шурупы. Чаще всего сосну используют для наружных столярных изделий.

Ель

Это легкое и мягкое дерево, хорошо поддающееся обработке. Древесина ели отлично держит крепления и чаще всего используется для изготовления полов и рам.

Кедр

Дерево отличается легкостью и мягкостью. Однако древесина его слаба и плохо держит гвозди. Кедр обладает сильной сопротивляемостью гниению и используется чаще всего при изготовлении покрытий и ограждений.

Пихта

Пихта обладает превосходной прочностью и гибкостью, легко обрабатывается, хорошо держит гвозди и шурупы; у пихты интересная текстура и явно выраженные волокна. Она превосходно шлифуется, полируется; используется в производстве мебели, а также идет на корабельные мачты и телеграфные столбы.

Лиственница

Ее древесина имеет грубую и среднюю текстуру, обладает превосходной прочностью и достаточной гибкостью, однако при окончательной обработке не очень эффектна. По этой причине лиственницу чаще всего используют для изготовления несущих элементов изделий, каркасов, инвентаря и т.п.

Красное дерево

Оно обладает прекрасной тонкой текстурой, высокой прочностью и хорошей гибкостью, легко обрабатывается, но имеет много сучков, прекрасно шлифуется и полируется, а потому служит замечательным материалом для мебельного производства.

Ясень

Древесина ясеня обладает грубой текстурой, высокой прочностью и превосходной гибкостью. Несмотря на то что ясень относится к твердым породам, он легко поддается обработке — начальной и окончательной. Используется в основном в изготовлении мебели, отделке интерьера, для внутренних столярных изделий.

Бук

Бук имеет тонкую и ровную текстуру, он прочен и гибок, легко поддается обработке, хотя при механических работах может слегка изгибаться. Бук легко склеивается и хорош при окончательной обработке. Чаще всего его используют в мебельном производстве и в токарных работах.

Дуб

Древесина дуба имеет грубую структуру, высокую прочность и хорошую гибкость, достаточно легко поддается обработке. Чаще
всего используется в паркетном и мебельном производстве, в деталях интерьера.

Береза

Береза имеет тонкую текстуру, достаточно плотна и прочна, не создает препятствий для гвоздей и шурупов, хотя и не всегда проста в обработке. Береза чаще всего идет на производство шпона и фанеры, ДСП и ДВП. Некоторые разновидности березы (например, карельская) высоко ценятся и применяются в мебельном производстве.

Осина

Свежая древесина осины очень легко обрабатывается, но по мере высыхания становится твердой и тяжелой. Из осины изготовляют игрушки, посуду, кровельную плитку, дрань, гонт (клиновидная дощечка со шпунтом для устройства кровель) и стружку.

Липа

Древесина липы мягкая, легкая, однородного строения, хорошо режется и шлифуется, мало трескается и коробится. Она почти не меняет свою форму, а потому хорошо подходит для народных промыслов: резных изделий, деревянной домашней утвари, моделей и форм.

Насколько информация оказалась для Вас полезной? Loading …

Краткая характеристика основных пород деревьев и их применение

Лиственные породы деревьев и свойства их древесины

Дуб (твердая порода) — применяется в мебельном производстве, в строительстве (деревянные фрезерованные детали, паркет), вагоностроении, судостроении, в гидротехническом строительстве. Древесина дуба долговечная, прочная, твердая, устойчивая к гниению, имеет красивую текстуру, хорошо гнется. Цвет древесины коричневый или желтовато-коричневый, от времени темнеет. Отличительная особенность древесины дуба в том, что чем хуже почва, на которой растет дуб, тем его древесина лучше. Именно поэтому больше ценится древесина дуба из северных регионов.

Бук (твердая порода) — применяется в мебельном производстве (паркет, шпон, столярные инструменты, тара), в обувном производстве (колодки), машиностроении. Из бука путем сухой перегонки древесины получают уксусную кислоту и креозот. Древесина бука прочная, но подвержена загниванию, хорошо обрабатывается, пропитывается, хорошо гнется. Сильно коробится при усыхании.

Граб (твердая порода) — применяется в токарном деле, в машиностроении, в текстильном производстве. Из граба изготавливают корпуса столярных инструментов. Древесина граба отличается своей твердостью, тяжестью, плохо поддается обработке, очень устойчива к истиранию. Как и у бука, древесина граба сильно коробится при усыхании.

Ясень (прочная и вязкая порода) — широко применяется при изготовлении спортивного инвентаря, в мебельном производстве, в авиастроении, в вагоностроении, судостроении, в жилищном строительстве. Из ясеня изготавливается плотнично — столярный инструмент.
Древесина прочная и вязкая, имеет красивую текстуру, долговечная, стойкая к загниванию. Древесина ясеня хорошо гнется, мало коробится, но плохо пропитывается антисептиками.

Вяз, ильм, карагач (плотная, прочная порода) — эти породы из-за своей красивой текстуры широко применяются в мебельном и фанерном производстве, Имея большую прочность, используются в машиностроении и вагоностроении. Древесина вяза, ильма, карагача, отличается своей прочностью, вязкостью, плотностью. Хорошо сопротивляется износу, хорошо гнется.

Орех (твердая порода) — сфера использования — мебельное и фанерное производство, жилищное строительство (внутренняя отделка). Древесина ореха тяжелая, прочная и твердая с красивой текстурой. Древесина хорошо обрабатывается и отлично полируется.

Липа (мягкая порода) — из нее изготавливаются карандаши, игрушки, музыкальные инструменты, другие изделия. В мебельном и фанерном производстве липа также находит достаточно широкое применение. Древесина липы мягкая, легкая, легко обрабатывается. При высыхании липа дает значительную усадку, но коробится и трескается в незначительной степени.

Береза (умеренно твердая порода) — широко используется при изготовлении лыж, прикладов ружей, паркета, древеснослоистых пластиков, древесностружечных и древесноволокнистых плит, целлюлозы. Жилищное строительство, мебельное и фанерное производство также являются сферой применения березы. Там, где имеет место повышенная влажность, древесину березы не применяют. Береза однородна по плотности, умеренно твердая, хорошо обрабатывается. Материал березы часто имитируется под ценные породы, хорошо полируется, красится, хорошо поддается пропитке. Но береза неустойчива к загниванию, коробится, что сужает область ее применения.

Клен (твердая порода) — область применения — машиностроение, фанерное, музыкальное и мебельное производство. В сапожном деле из клена изготавливают колодки, в столярном — изготавливают колодки для рубанков. Древесина клена характеризуется прочностью, плотностью и твердостью, имеет эффектную глянцевую поверхность. Хорошо поддается окраске и полировке. Коэффициент усыхания незначительный.

Осина (мягкая порода) — эта порода дерева нашла широкое применения в спичечной промышленности, строительстве, в вискозной промышленности для получения искусственного шелка. Осина, как и тополь, с успехом используется для различных поделок, для изготовления игрушек. Из осины также делают кровельную плитку. Древесина мягкая, малосучковатая, легкая, хорошо обрабатывается, хорошо пропитывается и склеивается. Особо надо отметить прочность осины в водной среде, устойчивость против древогрызов. Осина мало коробится и устойчива к растрескиванию.

Тополь — используется как хороший поделочный материал (посуда, корыта, ложки, игрушки и т.д.), применяется при производстве целлюлозы, в строительстве. Древесина тополя мягкая, довольно сильно усыхает, плохо гнется, подвержена загниванию. Материал данной породы обладает мшистостью.

Ольха (мягкая порода) — область применения ольхи довольно обширная — это и столярно-мебельное производство, фанерное производство, изготовление пиломатериалов. Хорошо зарекомендовала себя ольха в подводном строительстве, в частности, из нее сооружают срубы для колодцев. Ольха применяется при изготовлении сувениров, это хороший материал для художественной обработки (резьба по дереву). Учитывая, что ольха не дает запаха, она незаменима в тарном производстве.

Редкие лиственные породы. К редким лиственным породам относятся груша, вишня, белая акация, яблоня. По плотности древесина этих пород превышает дубовую и буковую, обладает красивым цветом, хорошо обрабатывается и полируется. В основном древесина перечисленных пород применяется в поделочных работах.

2. Хвойные породы.

Сосна (мягкая порода) — хороший строительный материал в различных областях, самое широкое применение нашла в мебельном производстве вплоть до различных художественных поделок. Древесина сосны достаточно прочная, легкая, мягкая. При усыхании мало коробится, хорошо обрабатывается, пропитывается и окрашивается.

Ель (мягкая порода) — основное применение — целлюлозно-бумажное производство и строительство, Хороший материал для мебельной индустрии, для изготовления музыкальных инструментов, Применяется при изготовлении дубильных веществ. Ель, как материал, уступает сосне. Хотя древесина ели однородного с сосной строения, но она более сучковатая, обрабатывается хуже, плохо пропитывается антисептиками.

Однако ель из-за малой смолистости лучше держит клей, быстрее просыхает.

Пихта (мягкая порода) — применяется в целлюлозно-бумажной промышленности, строительстве, мебельной индустрии, в изготовлении музыкальных инструментов. Используется пихта и в медицине для изготовления пихтового масла. Древесина пихты близка по своим характеристикам ели. Мягкая и легкая, она трудно пропитывается антисептиками. Область применения пихты сужается из-за ее нестойкости против загнивания. Кедр, сибирская сосна (мягкая порода) — область применения та же, что и у сосны (строительство, мебельная индустрия, столярные работы, изготовление карандашей и т.д.). По физико-механическим свойствам находится между елью и пихтой, но более стоек к гниению. Хорошо обрабатывается.
3. Импортная древесина.

Эвкалипт (твердая порода) — находит применение в мостостроении, в гидротехнических сооружениях, в подводных технологиях и, конечно, в жилищном и промышленном строительстве. Древесина эвкалипта прочная, твердая и тяжелая. Очень устойчива к гниению. Но плохо поддается обработке, ядро дерева плохо пропитывается антисептиками. Произрастает в Грузии, Австралии, Индонезии, на Филиппинах.

Красное дерево (махагони). Из древесины этого дерева делают высококачественную мебель, панели, различные поделки и аксессуары, Очень ценятся столярные инструменты из махагони. Шпон из этого дерева идет на украшение престижных изделий. Древесина твердая, прочная, не растрескивается и не коробится. Очень красивая текстура. Красное дерево относится к породам с малой плотностью, хорошо обрабатывается в промышленных условиях, но трудно поддается ручной обработке. Произрастает в Мексике и Центральной Америке.

Пробковое дерево (бальза) — в столярных работах применяется для внутренних слоев клееной слоистой древесины. Хороший тепло — и звукоизолятор, наполнитель спасательных средств. Древесина бальза самая легкая, быстро растущая и мягкая из всех древесных пород. Произрастает в Мексике, Центральной Америке и Южной Америке (Эквадор). Есть бальза и в Грузии (Колхида).

ru-stroyka.com

Древесина: свойства древесины различных пород

Одним из важнейших природных материалов, широко использующихся человеком в различных отраслях хозяйственной деятельности является древесина. Свойства древесины той или иной породы определяют возможность ее применения в конкретном производстве. От правильного выбора материала зависит конечный вид изделия, его качество и долговечность.

Древесина: свойства древесины лиственных пород

Древесина лиственных пород характеризуется выразительной структурой и практически полным отсутствием запаха. Чувствуется он в основном непосредственно после спила, а также при обработке. Чаще всего древесина применяется как отделочно-декоративный материал. Различают кольцесосудистые (дуб, ясень, вяз и проч.) и рассеяннососудистые лиственные породы (береза, бук, орех, осина, липа и др.). Они имеют разный характер расположения сосудов в годовом слое. Рассмотрим подробнее свойства и строение древесины некоторых лиственных пород.

Дуб

Древесина дуба отличается выразительной структурой и красивой окраской. Порода ядровая. Имеет хорошо просматриваемые годовые слои, узкую заболонь, значительно отличающуюся по цвету от ядра, которое может быть светло-коричневым или темно-бурым.

Дубовая древесина характеризуется высокой прочностью и способностью гнуться. Благодаря наличию дубильных веществ (в больших количествах) обладает наибольшей устойчивостью к гниению по сравнению со всеми лиственными породами.

Свойства древесины дуба способствуют нетрудной обработке материала, хорошей окрашиваемости и полировке. Довольно широко применяется для резьбы, отделки помещений и изготовления мебели. Благодаря крупным сосудам материал характеризуется хорошей сгибаемостью без разрушения волокон. Механические свойства древесины позволяют использовать дуб для производства гнутой мебели.

Ценным материалом для отделки является мореный дуб, который в результате длительного пребывания в воде приобретает очень высокую прочность и в большинстве случаев практически черную окраску.

Бук

Порода безъядровая. Древесина имеет красивую текстуру, белую с желтовато-красным оттенком окраску. Годичные слои хорошо просматриваются. Древесина бука сходна по некоторым физико-механическим свойствам с дубовой. Она прочная, плотная, твердая, достаточно легко гнется, режется, обрабатывается лаками и красками. Однако при высыхании склонна коробиться, а также неустойчива к гниению, из-за чего практически не применяется для изготовления мебели.

Более востребована буковая древесина при изготовлении музыкальных инструментов, при проведении некоторых отделочных работ, в резьбе и проч.

Ясень

Имеет темно-бурое ядро и светло-желтую широкую заболонь с красивым рисунком волокон. Древесина характеризуется высокими показателями прочности и вязкости. Имеет неплохую способность к изгибу при распаривании, мало склонна к растрескиванию, практически не коробится при сушке. Устойчива к гниению.

По ценности древесина ясеня приравнивается к красному дереву. Используется для отделки мебели и музыкальных инструментов. Из ясеневых наростов (капов) делают ценные поделки.

Береза

Наиболее широко в промышленности используется береза бородавчатая. Порода безъядровая, имеет белую древесину с желтоватым или красноватым оттенком. Характеризуется хорошей прочностью и вязкостью. Твердость и плотность – средние.

С материалом удобно работать. Хорошо режется, сверлится, а также легко полируется, склеивается и окрашивается. Однако, несмотря на все положительные свойства древесины березы, имеются и некоторые ее недостатки. Она практически неустойчива к гниению, сильно усыхает, коробится. Но это не влияет на востребованность этого материала для отделочных работ, поскольку свойства древесины березы позволяют выполнять имитации различных ценных пород. Также материал применяют для производства ряда другой продукции (столярных изделий, шпона клееной фанеры, колодок, лыж и проч.).

Очень необычной текстурой отличается древесина березы карельской. Изломанные сердцевидные лучи, волнистые годичные слои и спящие почки в виде темных полосок в сочетании дают красивую крапчатую поверхность. Материал используется для изготовления художественных изделий, фанерования мебели.

Вяз

Имеет темно-бурое ядро и желтовато-белую заболонь. Материал прочный, твердый, плотный, вязкий. В процессе сушки не трескается и не коробится. Однако из-за слишком плотной структуры, пронизанной мелкими порами, значительно усложняется процесс обработки (в частности полирования) этого материала.

Применяется в столярных работах. При распаривании хорошо поддается изгибу, благодаря чему используется для изготовления изогнутых деталей. Для токарных поделок особенно ценны наплывы (капы) на вязе.

Грецкий орех

Древесина обладает богатой тональной гаммой, а также многообразием текстуры. Окраска варьирует от светлой коричневато-серой до почти черной. В свежесрубленном виде древесина светлая, со временем постепенно темнеет. Характеризуется прочностью, умеренной твердостью, высокой устойчивостью к гниению. Держит форму, не коробится, легка в обработке. Хорошо полируется, режется, склеивается и пропитывается.

Применяется в основном при отделке помещений, мебели, охотничьих ружей, для изготовления резных изделий.

Осина

В процессе хранения в срубленном виде осиновая древесина приобретает белую окраску с чуть заметным зеленоватым оттенком. Сердцевидные лучи и годовые слои практически не видны. Отличительной особенностью осиновой древесины является практически полное отсутствие сучков. Имеет высокую устойчивость к воздействию влаги, не коробится, практически не растрескивается. С осиной легко работать. Она мягкая, податливая, хорошо режется, колется, легко полируется, надежно склеивается. Недостатком осины является быстрое усыхание.

Свойства и строение древесины определяют ее применение для производства фанеры, изготовления спичек, посуды, игрушек и других мелких предметов.

Ольха

Природный цвет древесины ольхи варьирует от белого до бледно-коричневого. После сруба в результате взаимодействия с воздухом за короткое время меняется до красно-бурого.

Древесина не отличается особой прочностью, при сушке может коробиться, однако она имеет ряд положительных технологических свойств, так как характеризуется легкостью, умеренной гигроскопичностью и мягкостью. Без проблем поддается резке, полировке, склеиванию и окрашиванию. Не имеет никакого запаха и не впитывает посторонних ароматов. Отличается сильной устойчивостью к гниению, благодаря чему часто используется для оборудования колодцев, а также кладовых. Кроме того, применяется для резных и отделочных работ. Физические свойства древесины ольхи позволяют делать имитации некоторых древесных пород (к примеру, красного и черного дерева).

Липа

Древесина белая, с легким розоватым оттенком. Годичные кольца практически не просматриваются. Характеризуется однородным строением и прочностью. Такие свойства древесины липы, как легкость, мягкость и вязкость дают возможность легкой обработки материала во всех направлениях как вручную, так и на токарном станке. Хорошо окрашивается, склеивается, держит форму. Древесина устойчива к гниению, во время сушки не трескается и не коробится.

Благодаря прочной структуре и малой деформации липа применяется для изготовления больших деталей резной мебели. Также из этого материала делаются чертежные доски, карандаши, посуда и проч.

Груша

Древесина имеет красновато-белый или розовато-коричневый цвет. Чем моложе дерево, тем окраска светлее. Текстура однородная по плотности, сердцевинные лучи и годичные кольца слабо заметны. Материал твердый, плотный, тяжелый, характеризующийся высокой ударной вязкостью, а также прочностью на сжатие. Механические свойства древесины груши превосходят дуб и ясень. В процессе сушки практически не коробится и не растрескивается. Довольно неплохо режется во всех направлениях. Легко поддается полировке и окрашиванию.

Часто используется в качестве материала для украшения мебели, для резьбы, мозаичных работ. Физические свойства древесины груши дают возможность изготовления из нее имитаций под черное дерево.

Яблоня

Древесина розового цвета с ярко-красными жилками, твердая, тяжелая, довольно вязкая, имеет однородное строение. Характеризуется высокой прочностью и износоустойчивостью. Древесина яблони склонна к сильному усыханию и короблению, поэтому использовать ее лучше в высушенном виде. Материал хорошо шлифуется, полируется, окрашивается. При пропитке олифой или льняным маслом приобретает темно-коричневый цвет. Применяется в основном для изготовления резьбовых и столярных изделий.

Основные свойства древесины хвойных пород

Древесина у хвойных пород характеризуется специфическим смолянистым запахом, более четко проявленной макроструктурой и большей биостойкостью по сравнению с лиственными породами. Данные свойства древесины различных пород, относящихся к хвойным, способствуют их широкому применению в строительстве и производстве различных предметов народного потребления. К хвойным относят сосну, ель, лиственницу, тис, пихту, кедр и можжевельник.

Сосна

Цвет заболони у сосны может быть от бледно-желтого до красновато-желтого, ядра – от розового до буровато-красного. Характеризуется довольно выраженной полосатой текстурой. Сердцевинные лучи не видны. Годичные кольца хорошо просматриваются на всех разрезах.

Древесина прочная, мягкая, легкая, очень колкая. Благодаря большому количеству смолы характеризуется повышенной устойчивостью к гниению. После сушки практически не коробится. Легко поддается обработке, хорошо пилится и режется, относительно неплохо склеивается.

Высокие технологические свойства древесины сосны и широкое распространение делают ее наиболее часто используемой из всех хвойных пород. Материал применяется в строительстве (как в гражданском, так и в промышленном), в мебельном, столярном и паркетном производствах. Кроме того, из сосны делают музыкальные инструменты, фанеру, бочки и проч.

Ель

Древесина ели характеризуется мягкостью, легкостью, хорошей колкостью. Отличительной особенностью является исключительно равномерное распределение волокон. Физико-механические свойства древесины ели уступают сосновым по ряду показателей. Она имеет меньшую прочность, а также содержание смолы, что делает ее не такой устойчивой к осадкам и другим атмосферным воздействиям. Из-за менее податливой структуры и большого количества сучков еловая древесина сложнее в обработке.

Материал используется в основном при производстве мебели. Также из ели делают струнные инструменты (в частности, скрипки), поскольку ни одно другое дерево не способно давать такой резонанс.

Лиственница

Имеет узкую светлую заболонь и красновато-бурое ядро. Твердая, упругая, смолистая, чрезвычайно устойчивая к гниению древесина. Свойства древесины лиственницы как физические, так и механические достаточно высокие. Отличительными особенностями материала являются прочность и долговечность. Характеризуется также высокой плотностью, которая значительно повышается с высыханием (до такой степени, что в нее не забивается гвоздь).

Благодаря высоким физико-механическим свойствам лиственница имеет широкое применение. Является незаменимым материалом для строительных работ. Паркет, сделанный из древесины лиственницы, отличается высокой прочностью и очень долгим сроком эксплуатации. Красивая текстура и высокая устойчивость к короблению делают ее ценным материалом в производстве мебели.

Сибирский кедр

Древесина розоватого цвета с красивым рисунком текстуры. Годичные кольца хорошо видны на всех разрезах. Отличается легкостью и мягкостью. По технологическим свойствам кедр уступает сосне, но выигрывает у ели. Материал отлично поддается обработке, но не очень устойчив к гниению.

Древесина кедра обладает резонансными свойствами, благодаря чему из нее делают музыкальные инструменты (гитары, арфы, рояли). Кроме того, используется для изготовления мебели, в производстве карандашей и проч.

Пихта

По структуре древесина пихты близка к сосновой. Она довольно прочная и плотная, легко обрабатывается. Но содержит мало смолистых веществ, из-за чего характеризуется низкой устойчивостью к загниванию и требует дополнительной обработки.

Древесину пихты довольно часто используют при строительстве домов для производства оконных и дверных блоков, выполнения настила пола. Также этот материал широко применяют для резных работ.

Тис

Имеет узкую желтовато-белую заболонь и буровато-красное ядро. Годичные слои характеризуются извилистой формой, хорошо просматриваются на всех разрезах. Тис входит в перечень пород, называемых «красным деревом». Твердая, тяжелая, плотная древесина. Свойства древесины в основном положительные. Обладает высокой устойчивостью к гниению. Хороша в обработке, полировке и окрашивании. Считается одним из лучших материалов, использующихся в отделочных, токарных и столярных работах. Очень ценны капы, часто образующиеся на стволах тиса и применяющиеся в основном в качестве отделочного материала.

Можжевельник

Древесина кустарника характеризуется заболонью розовато-белого цвета и желтовато-бурым ядром. Имеет волнистые годичные слои, которые хорошо видны на всех срезах. Сердцевидные лучи не просматриваются.

Древесина прочная и тяжелая. Отличается устойчивостью к гниению, почти не теряет в объеме в процессе высыхания и практически не набухает при взаимодействии с влагой. Чем более засушен материал, тем красивее срез. Хорошо поддается обработке, полировке и окраске.

Применение материала несколько ограничено из-за небольшого размера стволов кустарника. Наиболее часто древесину можжевельника используют для резьбы, изготовления декоративных изделий, небольших поделок, игрушек, токарных изделий и проч.

fb.ru

Дерево как строительный материал | Деловой квартал

Дерево как строительный материал использовался всегда. Строили дома, церкви, крепости. Даже когда его теснили камень и кирпич, деревянными оставались балки, стропила, колонны. Легкое, доступное, простое в обработке, прочное и долговечное, дерево любили за универсальность. Красота текстуры и богатство оттенков древесины в сочетании с прекрасными теплотехническими характеристиками, способностью абсорбировать запахи и регулировать микроклимат в помещении создали ему репутацию самого гуманного материала, положительно влияющего на физическое и психологическое состояние человека.

Достоинства дерева напрямую связаны с его естественным происхождением; этим же обусловлены и недостатки. Дерево как строительный материал подвержено горению, гниению, заражению грибком и прочим напастям. Неоднородная структура, изначальная высокая влажность делают его зависимым от предварительной подготовки (сушки) и условий эксплуатации. В плохо высушенной древесине возникают напряжения между слоями разной степени влажности, что приводит к изменению внутренней структуры, деформациям, растрескиванию. Даже в специальных условиях практически невозможно высушить древесину толщиной более 10–15 см. При строительстве зданий из дерева требуется значительное время, чтобы материал в конструкциях окончательно выcox и дом дал уcaдку, только после этого можно вести отделочные работы. Кроме того, габариты конструкций из цельной древесины всецело зависят от исходных размеров бревна. Словом, неизбежны были поиски технологии, способной сохранить достоинства дерева и минимизировать его недостатки.

МАТЕРИАЛ С КАЧЕСТВЕННО НОВЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ

В 1906 году Отто Хетцлер изобрел клееную древесину. Идея состояла в том, что хорошо просушенные доски склеивались между собой в объемные блоки. Но надежность соединения полностью зависела от качества клея и его устойчивости к внешним воздействиям, поэтому до середины ХХ века новая технология не получила широкого распространения. Только с изобретением полимерных клеев на резицино-формальдегидной основе деревянные клееные конструкции стали завоевывать мир. Совершенствование клеевых составов продолжается до сих пор. Созданы соединения на основе поликонденсации (фенольные и аминопластиковые клеи), они не подвержены разрушительному влиянию агрессивной среды, влаги, грибков и насекомых, устойчивы при пожаре и не допускают расслоения несущих элементов при повышенных температурах.

Сегодня у производителей есть возможность выбирать вид клея с учетом породы древесины, типа конструкции, условий ее эксплуатации. Надежность современных клеев такова, что при испытании на сдвиг опытных образцов в большом проценте случаев деформация идет по древесине, а не по соединению. Технология клееной древесины позволила создать строительный материал, обладающий более однородными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, чем у натурального дерева.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Экологическая чистота. Природный характер сырья и высочайшие требования к экологичности клеев делают клееную древесину исключительно безопасным материалом. Более того, она не является источником электромагнитного излучения, в отличие от металла и железобетона, и служит препятствием для излучения других источников.
Гигроскопичность. Дерево как строительный материал обладает способностью вбирать и отдавать влагу в зависимости от уровня влажности окружающей атмосферы, делая тем самым микроклимат в помещении более комфортным для человека.
Низкое выделение углекислого газа и окислов серы. Низкая теплопроводность. Дерево – прекрасный теплоизолятор. Клееная деревянная панель толщиной 24–26 см эквивалентна по теплосбережению кирпичной стене толщиной 1,2 м.
Высокая коррозионная стойкость в химически агрессивных средах. В отличие от металла и бетона, дерево практически инертно при контакте с минеральными солями.
Технологичность. Из дерева легко изготовить изделия различных габаритов и конфигураций. Типовые и уникальные элементы любой формы и размера можно выполнить в заводских условиях – качество контролируется в процессе производства. Ограничение по габаритам обусловлено только возможностями оборудования.
Легкость механической обработки. Клееный массив можно пилить, сверлить, резать так же, как натуральную древесину.
Образование трещин практически исключено. Использование равномерно просушенного сырья исключает внутренние напряжения внутри массива и тем самым сводит на нет риск трещинообразования.
При низком уровне влажности дереву не требуется химическая консервация. Риск загнивания или заражения грибком минимален при условии корректной установки и эксплуатации.
Высокое качество поверхности. Клееная древесина не требует дополнительной декоративной отделки: достаточно нанесения защитных лаков. Красота текстуры дерева и специфика его восприятия делают материал идеальным для любых интерьерных и экстерьерных решений.
Радиопрозрачность.
Возможность многократного использования. Клееные конструкции можно разбирать и собирать повторно.
Восполняемость сырьевой базы. Древесина – сырье, которое не может закончиться. Прочность, легкость и технологичность обусловили широкое применение клееной древесины в производстве самых разных строительных конструкций – от простых балок и стоек до массивных панелей и сложных прямои криволинейных рам, арок, ферм и структур. Таким образом, КДК могут как выполнять несущие и ограждающие функции, так и выступать в качестве декоративных элементов. Спектр их применения чрезвычайно широк, но наиболее ярко положительные качества клееной древесины проявляются в большепролетных несущих конструкциях.

БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ КЛЕЕНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Совершенствование клеевых составов сделало возможным создание большеразмерных конструкций длиной до 40–60 м и высотой до 2 м, которые широко применяются во всем мире для перекрытия большепролетных сооружений самого различного назначения. На сегодняшний день максимальный перекрытый с помощью КДК пролет составляет 150 м. Несущие конструкции из клееной древесины обладают качествами, благодаря которым они потеснили, а в некоторых областях и полностью заменили металлические и железобетонные.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА НЕСУЩИХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ:

малая собственная масса при высокой несущей способности,
стойкость к сейсмическим нагрузкам,
высокая стабильность размеров и точность монтажных соединений,
простота сборки и обработки на строительной площадке,
низкие расходы на транспортировку,
низкие энергозатраты на изготовление (в 8– 10 раз ниже, чем у металла, и в 3–4 раза ниже, чем у железобетона), обработку и утилизацию,
сравнительно низкая стоимость,
высокая огнестойкость, длительное сохранение несущей способности при пожаре,
прекрасные акустические характеристики,
большой эстетический потенциал,
разнообразие форм конструкций.

Деревоклееные конструкции практически всегда выступают в качестве главного выразительного элемента интерьера или экстерьера здания, соединяя функциональность и декоративность. Эстетический потенциал дерева как строительного материала может быть органично использован в зданиях самой разной стилистической направленности – от традиционной и этнической архитектуры до модернистской с акцентом на высокие технологии. Уникальные свойства КДК сделали их едва ли не самыми популярными конструкциями при строительстве стадионов, торговых комплексов, концертных залов, выставочных центров, промышленных зданий, мостов, аквапарков и бассейнов. Чем больше перекрываемый пролет, тем более эффективно применение деревянных клееных конструкций.

При небольших пролетах, до 24 м, при одинаковой несущей способности металлические конструкции сравнимы с деревянными. Но при увеличении размеров расход металла возрастает многократно, что делает такие конструкции «золотыми», особенно если учесть стоимость огнезащитного покрытия, которое иногда равно стоимости конструкции. Для перекрытия больших пролетов идет примерно одинаковое количество кубометров клееных деревянных конструкций и тонн металла при практически двукратной разнице в цене. В случае с железобетоном сама конструкция стоит столько же, сколько и деревянная, но ее значительный вес (в 4–5 раз больше, чем у деревоклееных аналогов) требует серьезного усиления фундаментов и опор, что приводит к удорожанию всего сооружения, также существенно выше энерго- и трудозатраты на транспортировку и монтаж железобетонных конструкций. Напротив, легкость, прочность и высокая степень заводской готовности КДК позволяет быстро монтировать здание, а при необходимости – разобрать и перенести его на другое место. Несущие конструкции из клееной древесины не требуют дополнительной отделки, что также приводит к снижению затрат при возведении зданий.

В результате использование КДК дает снижение стоимости покрытий на 10–30%, общей стоимости проектирования и строительства – на 15–25%, стоимости эксплуатации – на 20–70% по сравнению с металлом и железобетоном. Особо необходимо отметить прекрасные эксплуатационные показатели деревянных клееных конструкций в зданиях с повышенными требованиями к коррозионной стойкости, такими как склады удобрений, противогололедных реагентов и других химикатов, а также в мостах, бассейнах и аквапарках. Срок службы КДК в химически агрессивных средах во много раз больше, а затраты на поддержание конструкций в рабочем состоянии значительно меньше, чем при возведении подобных сооружений из металла или железобетона. Самым парадоксальным качеством клееной древесины можно считать ее высокую огнестойкость. Дерево – горючий материал, но поведение КДК при пожаре позволяет считать их более безопасными, чем конструкции из металла и железобетона. Горение массивной клееной древесины происходит с постоянной скоростью – от 0,6 до 0,7 мм в минуту.

Таким образом, за час может сгореть максимум 42 мм по периметру конструкции. При значительных размерах КДК подобное уменьшение сечения при расчетном уменьшении нагрузки на конструкцию во время пожара примерно на 30% не приводит к потере несущей способности в течение нормированного времени огнестойкости, что дает возможность эвакуировать людей. Тогда как сталь уже при температуре 550°С меняет все свои механические характеристики, а при 700° теряет более 80% несущей способности: модуль упругости резко падает, начинаются сильные деформации, что ведет к разрушению конструкции. Поэтому в КДК наиболее уязвимы металлические соединения: опоры, закладные элементы, а также детали, вклеенные на эпоксидных клеях, которые перестают работать при внутреннем прогреве уже при 60°. Их приходится защищать деревянными накладками и вспенивающимися огнезащитными составами. Во всем мире ведутся исследования в области химической противопожарной обработки, которая позволяет ощутимо задержать начало горения дерева и распространения фронта обугливания. Например, в этом году компаниями «А+Б» и «ТВТ-Стройинвест» был получен сертификат на бесцветный кроющий состав «Феникс», образующий при пожаре вспененную оболочку и не дающий конструкции загореться в течение 30 минут (Ко (30) СНиП 21-01-97) и столько же времени препятствующий распространению огня по конструкциям.

Срок службы КДК подтверждается опытом эксплуатации объектов в течение 55 лет. Разумеется, есть множество примеров, когда деревянное сооружение стоит сто и более лет, но все зависит от условий эксплуатации. Соблюдение нескольких ключевых правил защиты конструкций от влаги, огня и гниения делают КДК практически вечными. Параллельно с развитием технологий производства и защиты КДК идет поиск новых, более совершенных архитектурных и конструктивных решений, расширяющих функциональные возможности клееной древесины. Во всем мире клееные деревянные конструкции выделены в отдельную категорию. В учебных заведениях существуют специальные отделения или группы, занимающиеся изучением и проектированием клееных конструкций.

Точно так же есть проектные бюро, занимающиеся только этим направлением, в них работают специалисты, прекрасно чувствующие специфику и возможности клееной древесины. В результате идет постоянное обогащение типологии и формообразования клееных деревянных конструкций. Увеличиваются величины перекрываемых пролетов, разрабатываются новые узловые соединения элементов, новые формы покрытий из клееной древесины. Одним из основных направлений поиска стали пространственные большепролетные покрытия. В подобных системах нагрузка распределяется более равномерно, что позволяет создавать изящные ажурные конструкции. Изготовление таких структур требует высочайшего качества производства и точности монтажа. К сожалению, современный уровень развития российского рынка КДК не позволяет широко использовать подобные конструкции, но темпы его развития внушают надежду на качественный прорыв в самое ближайшее время.

КДК В РОССИИ

История КДК в России достаточно драматична. В ней были периоды подъемов и спадов, не имеющие отношения к объективным качествам конструкций и общемировым тенденциям в их развитии. В послевоенные годы на фоне нехватки металла дерево как строительный материал благодаря доступности и дешевизне начало активно использоваться при восстановлении разрушенной страны. Но вскоре по инициативе Н. Хрущева был взят курс на массовое применение сборных железобетонных конструкций. Только в середине 1970-х годов точно таким же волевым решением ЦК партии для решения проблем сельского хозяйства были выбраны клееные деревянные конструкции. В стране построили 26 заводов по изготовлению типовых КДК, создали специализированные научные лаборатории и проектные группы.

В течение 15 лет это направление активно развивалось, разрабатывались нормативные документы. Был накоплен большой опыт в производстве и строительстве, разработаны и апробированы уникальные конструктивные решения, такие как система армирования деревянных клееных конструкций, созданная сотрудниками ЦНИИСК им. Кучеренко. В 1990-е годы из-за общего кризиса в стране производство КДК было практически прекращено, большая часть заводов закрыта, научно-исследовательская база сократилась до двух лабораторий. На фоне бурного всплеска во всем мире интереса к применению клееных конструкций наступивший спад отбросил Россию назад. В конце 1990-х началось восстановление отрасли. Постепенно реконструировались уцелевшие заводы, из года в год росли объемы производства.

На сегодняшний день действуют порядка 20 заводов по изготовлению клееных конструкций, из них большепролетные КДК делают только шесть: в Волоколамске (компания «Сокофекс-Древстрой»), в Королеве (ДСК 160 «Стройконструкция-2»), в Нижнем Новгороде (ЗАО «78 Деревообрабатывающий комбинат Н.М.»), в Смоленске (ООО «Сафоноводрев»), в Новосибирске (ООО «Стилвуд») и в Гомеле, Беларусь («Гомельский комбинат строительных конструкций»). Появляется все больше зданий, построенных с использованием КДК. Это уникальные архитектурные сооружения, нередко поражающие своими конструктивными решениями даже иностранных специалистов. Тем не менее, пока рано говорить о формировании культуры клееных конструкций в России. Потенциальная емкость российского рынка превышает нынешний уровень производства почти в 100 раз. Как скоро удастся наверстать упущенное и вывести производство КДК на среднемировой уровень, сейчас сказать невозможно. Слишком много объективных и субъективных факторов необходимо преодолеть. Стереотипы в восприятии деревянных конструкций, как со стороны проектировщиков, так и со стороны заказчиков, постепенно уступают место пониманию преимуществ дерева как строительного материала перед металлом и железобетоном.

Каждый новый пример использования КДК доказывает их высокие технико-эксплуатационные качества. Значительно сложнее преодолеть технологическую отсталость заводов-изготовителей, нуждающихся в комплексном переоснащении. Из-за несовершенства оборудования, мелкооптового производства и неразвитости рынка отечественные КДК имеют на 15–20% большую, чем в Европе, стоимость, что снижает их конкурентоспособность. Но основные проблемы клееных деревянных конструкций лежат в правовой, нормативной сфере, которая, к сожалению, завязана на безнадежно забуксовавшую общегосударственную программу перехода на систему технических регламентов. Вероятно, еще какое-то время согласование каждого объекта с применением большепролетных КДК будет проходить в экстремальных условиях борьбы с отсталостью норм пожарной безопасности, полностью не соответствующих реальным свойствам клееной древесины – материала ХХI века.

Смотрите также:

delovoy-kvartal.ru

Основные свойства древесины

К положительным свойствам древесины относится высокая механическая прочность и одновременно с этим легкость, что позволяет отнести ее к эффективным материалам с достаточно высоким коэффициентом конструктивного качества (ККК). Древесина способна поглощать ударные нагрузки и гасить вибрации, она отличается высокими тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами, химической стойкостью к кислотам и щелочам, легко обрабатывается резательными инструментами, хорошо удерживает металлические и другие крепления, надежно склеивается и, наконец, обладает естественной декоративностью, что делает ее популярным отделочным материалом.

К отрицательным свойствам древесины относятся анизотропность, повышенная гигроскопичность и водопоглощение, загниваемость в определенных температурно-влажностных условиях эксплуатации, подверженность разрушению различными древогрызущими насекомыми, легкая возгораемость и наличие в ней пороков строения и др.

Спелость древесины – достижение свойств древесины оптимальных для строительства. Спелость древесины наступает в зависимости от климата: 80…200 лет для деревьев хвойных пород и дуба, 50…80 лет для березы и 40…60 лет для осины.

Средняя плотность древесины зависит от породы. Плотность древесины разных пород и даже древесины одной и той же породы колеблется в широких пределах, так как строение и пористость растущего древа зависят от почвы, климата и других природных условий. Например, плотность сосны – 400-700 кг/м³, дуб – 700 – 950 кг/м³, бук – 600-900 кг/м³.

Истинная плотность древесины в среднем равна 1,54 г/см³, так как древесина всех деревьев состоит в основном из одного и того же вещества – целлюлозы.

Пористость хвойных пород 46…85 %, лиственных – 32…80 %.

Влажность древесины выражают в % по отношению к массе сухой древесины. В древесине различают связанную (гигроскопическую) и свободную (капиллярную) влагу. Связанной называют в древесине воду, содержащуюся в ее клеточных стенках. Эта вода поглощается древесиной непосредственно из воздуха. Каждому сочетанию температуры и влажности окружающего воздуха соответствует определенная, так называемая равновесная влажность древесины. Связанная вода удаляется из древесины только сушкой. Предел гигроскопичности – 25…35 %, что соответствует полному насыщению стенок клеток древесины водой и достигается при сорбции влаги из воздуха, имеющего относительную влажность 99,5 %. Свободная вода содержится в полостях клеток, сосудах и межклеточных пространствах древесины. Свободная влага не вызывает разбухания древесины, а только увеличивает ее плотность. Эту влагу можно удалить из древесины механическим путем, например прессованием. В зависимости от влажности различают древесину:

_{— мокрую –
длительное время находящуюся в воде,
влажностью свыше}100 %;

— свежесрубленную – 40-100 %;

— воздушно-сухую – долгое время хранившуюся на воздухе, влажностью 15-20 %;

— комнатно-сухую – 8-12 %;

— абсолютно-сухую, т.е. высушенную до постоянной массы при температуре 103 ±2 °С – влажностью около 0%.

Для получения сравнимых данных о физико-механических показателях древесины, зависящих от влажности, введено понятие стандартная влажностьдревесины, ее значение – 12 %.

Гигроскопичность— способность сухой древесины поглощать влагу из окружающей среды или отдавать влагу более сухому окружающему ее воздуху.

При изменении влажности древесины от нуля до точки насыщения волокон, а затем от точки насыщения волокон до нуля происходит изменение объема древесины, ее плотности и прочности.

Усушка древесины – уменьшение размеров древесины при удалении из нее связанной воды.

Разбухание древесины— увеличение размеров древесины при поглощении ею связанной воды.

Величина усушки и разбуханиядревесины вследствие неоднородности ее строения неодинакова в разных направлениях. Линейная усушка древесины вдоль волокон составляет всего 0,1…0,3 %, в радиальном направлении -3…6 %, в тангентальном — 6…12 %. Значительное различие величин усушки древесины в радиальном и тангентальном направлениях приводит к ее короблению при высыхании. При интенсивной сушке ствол дерева растрескивается по радиусу.

Теплопроводностьсухой древесины определяется поперек волокон – 0,17…0,28 Вт/(м·^оС). Вдоль волокон теплопроводность древесины, как правило, выше примерно в 2 раза.

Цвет и текстура древесины — характерные признаки той или иной породы. Цвет древесины зависит от многих факторов, например, от района и условий произрастания, от породы, возраста дерева и др. Текстура (рисунок) древесины зависит от наличия тех или иных волокон их величины, и взаимного расположения, причем в каждой плоскости разреза дерева своя текстура.

Механические свойства. Сопротивление древесины механическим воздействиям неодинаково в различных направлениях вследствие волокнистости строения. Механические свойства древесины зависят от породы древесины, ее влажности, наличия пороков. Прочность древесины определяют путем испытаний, чистых (без видимых пороков) образцов древесины. Прочность древесины характеризуется пределами ее прочности при сжатии, растяжении, статическом изгибе, скалывании и др.

Показатели прочности древесины должны быть пересчитаны на влажность 12 %, так как прочность древесины понижается, когда ее влажность возрастает от 0 до 30 % (до предела гигроскопичности), при этом в интервале влажности 8-20 % понижение прочности прямо пропорционально приросту влажности

R₁₂=R_W[1 +α(W-12)](1),

где R_W — предел прочности образца с влажностью W в момент испытания; R₁₂ — то же при влажности 12 %; α — коэффициент снижения прочности древесины при увеличении ее влажности на 1 % , при сжатии и изгибе α =0,04, при скалывании α =0,03.

Предел прочности древесины с влажностью в момент испытания равной или больше предела гигроскопичности приводят к влажности 12 % по формуле

R₁₂=R_Wk₁₂(2),

где k₁₂ — пересчетный коэффициент, имеющий различные значения для разных пород и вида испытаний.

Предел прочности древесины при сжатии (R_СЖ) вдоль волокон в 4-6 раз больше ее прочности поперек волокон. Прочность на изгиб (R_ИЗГ) в среднем в 2,5 раза превосходит соответствующий предел прочности при сжатии (R_СЖ).Удельная прочность древесины при растяжении вдоль волокон (R_Р/ρ), например, у сосны 213 МПа, примерно такая же как у высокопрочной стали, 255 МПа и стеклопластика, 200 МПа.

Предел прочности при скалывании вдоль волокон для основных древесных пород составляет 6-13 МПа, а при скалывании поперек волокон в 3-4 раза больше.

В зависимости от значения твердости древесину подразделяют на мягкую (35-49 МПа), твердую (50-100 МПа) и очень твердую (более 100 МПа). Твердость древесины численно равна нагрузке, которая необходима для вдавливания в образец древесины половины металлического шарика диаметром 5,64 мм при этом площадь отпечатка – 1 см². Мягкие породы – сосна, ольха, ель, пихта. Твердые породы – дуб, бук, граб, береза, лиственница и очень твердые – кизил, самшит. Твердые породы труднее обрабатываются, но обладают повышенной износостойкостью и лучше удерживают шурупы.

Следует иметь в виду, что большинство из отрицательных свойств древесины могут быть устранены путем химической и химико-механической ее переработкой в листовые и плитные материалы, модификацией свойств и повышением стойкости натуральной древесины путем введения в нее антисептиков, антипиренов, смол, а также прессованием и пластификацией исходного материала.

studfiles.net

Древесина как строительный материал для дома

Древесина является традиционным и можно сказать, незаменимым строительным материалом. Наряду с экологичностью, природной красотой и способностью «дышать» и создавать благоприятный микроклимат она обладает целым рядом положительных свойств.

Без дерева как без рук

Строительные конструкции изготавливаются в основном из древесины хвойных пород, которые отличаются от лиственных большей прямослойностью волокон и наличием смол. Вместе с тем, высокая прочность древесины твердых лиственных пород позволяет использовать её для изготовления соединительных элементов (нагелей, шпонок, накладок), а также ответственных опорных деталей.

До 95% массы дерева составляют ориентированные вдоль ствола состоящие из пустотелых оболочек отмерших клеток волокна. Их стенки представляют собой многослойное сплетение волокон молекул целлюлозы, формирующих каркас и обеспечивающих прочность. Между собой волокна склеены межклеточным веществом лигнином. Упрощенно структуру древесины можно сравнить со склеенными между собой в пучок соломинками. Что позволяет понять истоки всех характеристик.

Влажность строительной древесины

Важнейшим параметром конструкционной древесины является влажность. Древесина обладает способностью впитывать в себя воду и терять её по мере снижения относительной влажности окружающего воздуха. От количества влаги в древесине в значительной мере зависят и ее свойства.

Влага может быть свободной, гигроскопической и химически связанной. Свежесрубленное дерево имеет до 80-100% влажности. Для строительных целей используется древесина с влажностью в пределах от 8 до 20%. Стандартным показателем считается 12%, именно при ней нормируются все другие параметры древесины как строительного материала.

Особенностью свободной влаги является то, что она покидает дерево достаточно легко и без особых последствий. Снижение влажности до 30% достигается воздушной сушкой в штабелях. Достаточно вспомнить, что промокшее под дождём дерево высыхает за несколько часов. Оставшаяся влага испаряется медленно и, чтобы высушить дерево естественным путём, требуется несколько лет.

Суть различия между свободной и гигроскопической влагой заключается в том, что при испарении первой изменяется только вес дерева, а при испарении второй ещё и объём, происходит усушка.

Движение и потеря влаги при высыхании происходит как поперек, так и вдоль волокон, однако с большей интенсивностью влага перемещается вдоль волокон. Поэтому именно торцы обычно нуждаются в дополнительной защите. Потеря влаги поперек волокон приводит к состоянию, когда наружные слои высохли, а внутренние остаются сырыми. Возникающие внутренние напряжения являются причиной растрескивания и коробления.

Наиболее трудным и ответственным является процесс сушки от 30% влажности и ниже. Важно, чтобы наружные и внутренние слои сохли равномерно. Такие условия возможны только при мягком режиме сушки, когда все процессы происходят медленнее. Экономически такой процесс менее выгоден производителю, поэтому так трудно бывает найти по-настоящему качественно высушенный пиломатериал.

При намокании уже высушенной древесины она набухает и увеличивается в объёме, а её прочность снижается. При этом в стесненных условиях (в полу или стене) могут возникнуть значительные внутренние напряжения, которые приведут к деформациям (выпучиванию) деревянных элементов и конструкций. Важно знать и то, что чем плотнее древесина, тем больше размеры усушки и разбухания при прочих равных условиях.

При сильном увлажнении снижается и биостойкость древесины, что приводит к быстрому появлению и развитию плесени и грибка. С плотностью и влажностью тесно связана способность древесины удерживать металлические крепления. Чем больше плотность, тем выше сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа. Влажность облегчает забивание гвоздей.

Преимущества дерева как строительного материала

Вес. Используемая в строительстве древесина хвойных пород (средней плотности 500 кг/м³) почти в 16 раз легче стали и в 5 раз легче бетона, что позволяет значительно снизить затраты на транспортировку и обходиться без тяжёлых грузоподъемных механизмов.

Удельная прочность. Является одним из показателей эффективности применения конструкций из различных материалов. У древесины он всего на 4,4% меньше стали и более двух раз выше бетона. Что подтверждает целесообразность применения деревянных конструкций наравне с металлическими там, где собственный вес имеет решающее значение.

Эластичность и вязкость. Из всех традиционных строительных материалов только древесина, обладая высокой эластичностью, позволяет зданию реагировать на неравномерную усадку без появления и развития трещин. Вязкий характер разрушения таких конструкций позволяет перераспределять усилия, исключая возможность мгновенного обрушения.

Температурное расширение. Температурное расширение древесины при нагреве значительно меньше, чем у других строительных материалов. Именно поэтому исчезает необходимость расчленять деревянные конструкции на блоки ограниченной длины путём устройства температурных швов.

Теплопроводность. Малая теплопроводность делает древесину идеальным с точки зрения энергосбережения строительным материалом. Коэффициент теплопроводности поперек волокон в 6 раз ниже, чем у стандартного керамического кирпича, в 2 раза ниже, чем у газо- и пенобетонов плотностью 800 кг/м³. Поэтому при одинаковой толщине стен дом из дерева всегда будет теплее.

Химическая стойкость. Деревянные конструкции применяются там, где бетон и сталь разрушаются уже через два-три года. Объясняется это тем, что целлюлоза как основной компонент дерева представляет собой химически стойкое и нерастворимое во многих традиционных растворителях и органических кислотах вещество. Её могут растворять только растворы, которые в повседневной жизни не встречаются. В отношении химической стойкости с древесиной могут конкурировать лишь некоторые виды полимеров.

Простота обработки. Древесина легко режется, пилится, строгается, фрезеруется, сверлится и гвоздится, легко поддается термической обработке. Пластичность позволяет придавать конструкциям из древесины криволинейные формы.

Акустические качества. Доказательством служит то, что лучшие театры мира имеют в зрительных залах облицовку стен и потолков из древесины.

Недостатки дерева в строительстве

Свойство ползучести. Известно, что при быстром, мгновенном действии нагрузки древесина сохраняет значительную упругость и подвергается сравнительно малым деформациям. При длительном действии неизменной нагрузки ее деформации существенно увеличиваются.

Неоднородность строения. Дерево в поперечном сечении состоит из совершенно разных по своим механическим свойствам частей: слабая сердцевина, прочная ядровая древесина, влажная заболонь, пористая кора. К тому же имеет естественные пороки (сучки, свиль и косослой), что приводит к нестабильности характеристик. Сучок изменяет направление, либо прерывает волокна, значительно влияя на прочность. В этом месте возникают наибольшие напряжения. Сильно снижает прочность и наклон волокон древесины относительно оси ствола (косослой). При их отклонении всего на 6-10% от продольной оси сопротивление растяжению снижается в полтора раза, а изгибу на 20%.

Подверженность биопоражению. При наличии влажности более 18%, кислорода и положительной температуры возникают благоприятные условия для развития грибов и быстрого разложения древесины. Таким образом, если обеспечить древесине влажность не более 15-18%, она гнить не будет. При отсутствии свободного кислорода (в воде) древесина также не гниёт.

Горючесть. Температура воспламенения древесины 230°С, устойчивого горения 260°С, при нагревании до 800-900°С происходит термическое разложение с образованием угля. С наружной стороны дерево быстро обугливается, что сильно замедляет процесс горения ввиду малой теплопроводности «угольной шубы» (её коэффициент теплопроводности в 2,5 раза ниже древесины) и появления слоя золы, препятствующего поступлению кислорода. Поэтому массивные деревянные конструкции (брус сечением 200х200 мм или бревно диаметром 220 мм) имеют достаточно высокую огнестойкость, существенно превышающую огнестойкость стальных конструкций.

Таким образом, если отбросить ставшие в последние годы актуальными требования к экологичности, безопасности процесса утилизации и возобнавляемости, остаются только характеристики дерева как строительного материала и голые цифры. Так вот эти факты подтверждают, что перспектив прекращения использования древесины в строительном процессе нет. Слишком многим человечество обязано этому материалу.

domidei.ru

1.2.Достоинства и недостатки древесины как строительного материала

Достоинства:

Наличие широкой и возобновляемой сырьевой базы
Относительно малая плотность
Высокая удельная прочность
Стойкость к солевой агрессии и другим химическим веществам
Биологическая совместимость с человеком и животными – в зданиях из дерева наилучший микроклимат
Высокие эстетические и акустические свойства
Малый коэффициент теплопроводности поперёк волокон
Малый коэффициент линейного расширения вдоль волокон
Меньшая трудоёмкость механической обработки, возможность создания гнутоклееных конструкций

Недостатки:

Анизотропия строения древесины
Подверженность загниванию и поражению насекомыми
Сгораемость в условиях пожара
Изменение физико-механических характеристик под воздействием внешних факторов (влага, температура)
Усушка, разбухание, коробление и растрескивание под действием атмосферных воздействий
Наличие пороков
Ограниченность сортамента лесоматериалов

Многие недостатки можно устранить или ограничить. КДК снимает проблему ограниченного сортамента. Фанера, ДСП, ДВП и другие листовые материалы – анизотропию строения древесины. С помощью конструктивных и химических мер защиты уменьшается опасность загнивания и возгорания ДК.

2.Древесина – строительный материал

2.1.Структура древесины

2.1.1.Макроструктура

2.1.2.Микроструктура

2.2.Химический состав

Химический состав древесины зависит от породы дерева. Органическое вещество абсолютно сухой древесины содержит в среднем, % :

49,5 – углерода (С)
44,2 – кислорода с примесью азота (О+N)
6,3 – водорода (H)

Эти элементы образуют сложные соединения, % :

Целлюлозу – высокомолекулярный линейный полимер — 48…56
Гемицеллюлозу – более сложный полимер, чем целлюлоза – 23…26
Лигнин – вещество, сложной макромолекулярной структуры – 26…30

Кроме выше перечисленных веществ в состав древесины входят неорганические соединения, которые при сгорании образуют золу. Остальные вещества называют экстрактивными – извлекаемые из материала различными способами (смолы, эфирные масла, дубильные вещества).

2.3.Физические свойства

Плотность изменяется незначительно, т.к. древесина всех деревьев состоит в основном из целлюлозы. Поэтому среднюю плотность можно принять равной .
Объёмная масса разных пород и даже древесины одной и той же породы может колебаться в широких пределах, поскольку строение и пористость растущего дерева зависят от почвы, климата и других погодных условий. Древесина может быть: лёгкой – кедр, пихта, сосна, ель, осина; средней – лиственница, дуб, берёза; тяжёлой – граб, железное дерево; очень тяжёлой – самшит, кизил. С увеличением влажности возрастает объёмная масса. Свежесрубленная древесина значительно тяжелее древесины относительно сухой (влажность 15%).
Пористость древесины хвойных пород колеблется от 46 – 81%, лиственных – 32 – 80%.

Порода дерева	Пористость, %	Объёмная масса древесины,
Порода дерева	Пористость, %	При 15-ной влажности	Свежесрубленная
Сосна	53 – 70	530	860
Ель	62 – 75	460	790
Лиственница	46 – 73	680	840
Кедр	60 – 80	440	880
Пихта	55 – 81	390	800
Дуб	32 – 61	720	1030
Берёза	50 – 61	640	880
Бук	40 – 70	650	950
Осина	62 – 80	500	760

Влажность (%) в древесине различают на гигроскопическую, связанную в стенках клетки, и капиллярную, которая заполняет полости клеток и межклеточное пространство. Предел гигроскопической влажности составляет около 30%, а полная влажность, считая с капиллярной и гигроскопической, может значительно превышать 30%. Например, у свежесрубленного дерева влажность от 40 до 120%, а при выдерживании в воде до 200%. При длительном нахождении древесины на воздухе она постепенно высыхает достигая равновесной влажности. Равновесная влажность зависит от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Для определения равновесной влажности пользуются номограммой (рис.3). Стандартная влажность равна 12%.

Рис.3

Колебания влажности волокон древесины влекут изменение размеров и формы досок, брусьев и других изделий. Усушка и разбухание древесины – свойства отрицательные, они вызывают коробление и растрескивание материала. Коробление является следствием: разницы в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерности высыхания. Для предотвращения коробления деревянных изделий используют древесину с той равновесной влажностью, которая будет в условиях эксплуатации. Для защиты от влаги древесину покрывают красками, лаками, эмалями.
Теплопроводность сухой древесины незначительна. Она зависит от пористости, влажности и направления потока тепла. Теплозащитные свойства древесины широко используют в строительстве.

Порода дерева	Теплопроводность,
Порода дерева	Поперёк волокон	Вдоль волокон
Сосна	0,17	0,34
Дуб	0,10	0,23

Температурное расширение – изменение размеров древесины при нагревании. Характеризуется коэффициентом линейного расширения Вдоль волокон коэффициент равен ; поперёк волокон равен(1/). Ввиду незначительной величины этот коэффициент не учитывается в проектировании конструкций.
Электропроводность древесины зависит от её влажности. Древесина, используемая при электрической проводке должна быть сухой. Электросопративление сухой древесины в среднем – 75 , а сырой древесины в десятки раз меньше.
Текстура – это рисунок древесины, зависящий от сочетания её видимых элементов: годовых слоёв, сердцевинных лучей, сосудов и др.
Цвет – важная характеристика внешнего вида древесины. Цвет древесине придают дубильные вещества и смолы.
Блеск древесины зависит от плотности и степени обработки. Блеск придаётся древесине путём полирования и покрытия лаками. Древесина теряет блеск при загнивании.
Запах зависит от содержания в ней смолистых, эфирных и дубильных веществ.

Ольха Дуб Груша

Амарант Берёза Клён

Вишня Орех