Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Книги з будівництва та ремонту

Будівельні матеріали


Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

 

Б. ФІЗИЧНІ ТА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДЕРЕВИНИ

 

 

1. ВІДНОШЕННЯ ДО ВОЛОГИ

Вологість деревини

Умовно нормальною вважається вологість 15%, і при визначення фізичних властивостей деревини результати їх слід наводити для порівняння до цієї вологості.

Розрізняють вологу, що міститься в деревині у вільному стані, тобто коли вона заповнює порожнини клітин, судин і міжклітинні простору, і гігроскопічну вологу, що знаходиться в стінках клітин і судин у вигляді ультрамикроскопических тонких шарів.

За ступенем вологості розрізняють свіжозрубану деревину, має вологість 35% і вище; повітряно-суху з вологістю 15-20%; кімнатно-суху з вологістю 8-13%, а також мокру, вологість якої більше, ніж у свіжозрубаної деревини, і може бути більше 100%. Вологість, яку набуває деревина, перебуваючи довгий час на повітрі з достоянной відносною вологістю і температурою, називається рівноважною. Деревина досягає її з момент, коли пружність парів води навколишнього повітря становить-' ся однаковою з пружністю парів води на поверхні деревини. Для визначення вологості деревини, що знаходиться в приміщенні з різною температурою і вологістю навколишнього повітря, служить діаграма, складена Н. Н. Чулицким. На цій діаграмі (124) по ординате відкладена вологість повітря, за абсциссе - температура повітря; похилі лінії характеризують відповідну вологість деревини. Діаграма дає можливість встановити вологість с. точністю до 0,75%.

Гігроскопічність і водопроникність деревини

Гігроскопічність деревини називається властивість поглинати з повітря пари води; ступінь поглинання залежить від температури повітря і його відносної вологості. Кожному поєднанню вологості повітря і його температури відповідає певна гігроскопічна вологість деревини даної породи. Так як вологість повітря непостійна, то вологість деревини коливається. Волога деревина віддає вологу навколишньому повітрю, суха деревина поглинає її. Зміна вологості деревини в інтервалі від 0% до точки насичення волокон викликає зміну обсягу деревини, що веде до її викривлення в будівельних конструкціях і може викликати появу тріщин.

В цілях зменшення гігроскопічності деревини та оберігання дерев'яних конструкцій від усушки або набрякання розроблені заходи її захисту. Найбільш простим способом зменшення гігроскопічності деревини є покриття її поверхні фарбами та лаками, що дають водо - і паронепроникну плівку, яка механічно перешкоджає прониканню вологи в деревину. Однак подібні покриття захищають деревину лише на короткий час, особливо при важких умовах експлуатації і при низькій якості захисних фарб і лаків.

Краща стабілізація вологості деревини досягається шляхом її термічної або хімічної обробки.

Коливання вологості деревини в результаті гігроскопічності можуть бути досить значними як за часом року, так і за умовами експлуатації. Так, найбільша вологість деревини меблів (до 11,6%) спостерігається восени в серпні - жовтні, а найменша - у березні, тобто по закінченні зимового опалювального сезону (в умовах Ленінграда). Встановлено, що система опалення може впливати на вологість меблів: меблі, знаходиться в кімнатах з місцевим пічним опаленням, має вологість, на 2-3% більшу, ніж в приміщеннях з центральним опаленням. Це однаковою мірою відноситься до деревини підлог, дверей та інших кімнатних конструкцій.

Водопроникність деревини залежить від породи дерева, початкової вологості, характеру площині розрізу (торцевий, радіальний, тангентальні), віку деревини, ширини річних шарів та інших причин. Водопроникність характеризується кількістю води, профильтровавшейся через поверхню зразка в певний відрізок часу, г/см2. Як правило, у хвойних порід вона значно менше, ніж у листяних. Водопроникність через торцеву поверхня зрізу деревини значно більше, ніж через радіальну і тангентальную.

 


Всихання і розбухання деревини

Свіжозрубана деревина може поглинути деякий кількість води; причому кількість гігроскопічної вологи залишається незмінним. Тому лінійні розміри і об'єм деревини не змінюються, хоча вага її збільшується. Така сталість розмірів зберігається і при висиханні деревини аж до точки насичення волокондПри зменшенні вологості нижче цієї точки починається усушка деревини - зменшуються її лінійні розміри і, отже, обсяг.. При зволоженні сухої деревини до точки насичення волокон стінки клітин потовщуються (набухають), що призводить до часткового зменшення внутрішніх розмірів клітин і, головним чином, до збільшення їх зовнішніх розмірів. В результаті зростають і зовнішні розміри увлажняемого шматка деревини. ^Внаслідок неоднорідності будови деревина усихає або розбухає~в різних напрямках неоднаково: вздовж волокон повна лінійна усушка не перевищує 0,1-0,3%, в радіальному напрямі вона складає від 3 до 6%, а в тангентальном - від 7 до 12%.

Зважаючи на те, що усушка викликається зменшенням товщини клітинних стінок, деревина с. товстостінними клітинами всихає сильніше деревини з тонкостінними клітинами, тому усушка щільних (важких) порід більше усушки деревини пухких (легких) порід. Ступінь усихання характеризується коефіцієнтом об'ємної усушки - величиною зменшення обсягу деревини, відповідного зниження вологості на 1 % в межах від точки насичення волокон до абсолютно сухого стану

У сушка деревини викликає утворення щілин у місцях з'єднання окремих дерев'яних конструктивних елементів, а при зволоженні окремі елементи конструкцій збільшуються в об'ємі. Тому доцільно застосовувати деревину з такою вологістю, яка відповідала б умовам її служби в конструкціях.

В результаті неоднакової усихання в різних напрямках і нерівномірність висихання виникає жолоблення деревини. Так як усадка деревини 'в тангентальном напрямі більше, ніж у радіальному, бічні краї дощок прагнуть вигнутися в бік опуклості річних шарів (125). Найбільшого викривлення схильні до-.ски, випиляні ближче до поверхні колоди, так як тут усушка в тангентальном напрямі більше, ніж у середніх шарах. Дошка, випиляна з середини колоди, внаслідок симетричного розподілу напружень не жолобиться, але отримує в перерізі злегка клиноподібну форму, тому що усушка країв більше, ніж посередині.

Якщо висихання поверхні відбувається швидко, то зовнішній шар деревини зменшується в об'ємі і чинить тиск на внутрішні шари. У .результате в зовнішніх шарах з'являються розтягуючі напруги, що викликають розтріскування. Воно виникає також внаслідок нерівномірної усихання в різних напрямках. У колодах при сушінні виходить ряд тріщин, які розташовуються по радіусах. Якщо температура по всій довжині колоди однакова, в першу чергу тріскаються торці внаслідок більш швидкого випаровування вологи через них. Для зменшення розтріскування торців їх офарблюють сумішшю вапна і клею або дьогтем.

2. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Об'ємна вага деревини залежить від її вологості та обсягу пор.

Об'ємна вага залежить від щільності і вологості деревини, і у більшості деревних порід він менше одиниці. Питома вага самого деревинної речовини в середньому дорівнює 1,55 г/см3.

Теплопровідність і теплове розширення деревини

Теплопровідність деревини залежить від вологості, температури, спрямування волокон, об'ємної ваги і породи дерева. Коефіцієнт теплопровідності А, залежить від напрямку, в якому тепло передається через деревину. Можна вважати, що вздовж волокон, він приблизно в 1,8 рази більше, ніж поперек волокон, і в середньому дорівнює 0,15 - 0,27 ккал/.ч • год • град. Залежність теплопровідності поперек волокон від температури різна для сухої і вологої деревини; для вологої деревини - степенева, а для сухої - лінійна. Це пояснюється відмінністю в зміні теплопровідності від температури води і повітря: у води воно підпорядковане закону кривий, а повітря - законом прямий.

Дані таблиці показують, що коефіцієнт лінійного розширення деревини вздовж волокон значно менше, ніж сталі і бетону. В цьому відношенні дерев'яні конструкції вигідно відрізняються від сталевих і бетонних, при яких необхідні додаткові заходи, наприклад влаштування температурних швів для компенсації збільшення розмірів конструкції при підвищенні температури. У поперечному напрямку коефіцієнт лінійного розширення деревини значно більше, ніж сталі і бетону.

Звукопровідність і звукопроникність деревини

Деревина є хорошим провідником звуку, який поширюється в ній в 3--17 разів швидше, ніж у повітрі. Швидкість поширення звуку найбільше вздовж волокон і менше всього в поперечному напрямку. В деревині сосни вздовж волокон вона дорівнює приблизно 5000, поперек волокон у радіальному напрямку - 1450 і в тан-гентальном напрямку - 850 м/сек. У середньому, враховуючи значення швидкості поширення звуку в деревині інших порід, можна вважати, що звукопровідність вздовж волокон відноситься до звукопровідності в радіальному і тангентальном напрямку 14:5:3.

Здатність деревини пропускати звук називається звукопроникністю. Це властивість має дуже істотне значення в житловому будівництві, так як деревина широко застосовується для влаштування стін, перегородок та підлоги. Звукопроникність деревини досить висока, вона характеризується коефіцієнтом звукопроникності, що представляє собою відношення кількості звукової енергії, що пройшла через перегородку з випробовуваного матеріалу, до кількості звукової енергії, що діє на перегородку. Для прикладу зазначимо, що коефіцієнт звукопроникності бетонної перегородки товщиною 2,5 см становить 0,11, а дерев'яних - приблизно 0,65.

Стійкість деревини до дії води і агресивних рідин

Стійкість деревини до дії води вивчена ще недостатньо. Встановлено (дослідження І. Д. Грачова), що у деревини ялини, сосни, берези та осики, протягом тривалого часу перебувають у воді (до 30 років), дещо змінилися механічні властивості порівняно з властивості свіжої деревини. У морській воді деревина зберігається значно гірше, ніж в річкової або озерної прісній воді. Дослідження зразків деревини соснових паль споруд Бакинського порту, пробули у воді близько 30 років, показали, що її механічні властивості сильно знижені порівняно з властивості нормальної деревини. У воді великої біологічної агресивності стійкість деревини низька, тому застосування її в каналізаційних спорудах не допускається.

Тривалий вплив агресивних рідин (кислот і лугів) ' руйнує деревину і ступінь цього руйнування тим більше, чим вище концентрація розчинів і триваліше їх дію. Вона також залежить від роду діючих на деревину кислот і лугів. Як показали дослідження проф. С. В. Ваніна, ступінь руйнування обумовлюється кількістю вільних водневих і гідроксильних іонів в розчині; слаболужні розчини руйнують деревину в дуже малій мірі. У кислому середовищі деревина починає руйнуватися при рН^2. Для порівняння зазначимо, що руйнування бетону і сталі починається лише при рН$:5. Тому кислоти, що володіють слабко вираженою дисоціацією (наприклад, оцтова і молочна), можуть викликати лише незначне руйнування деревини навіть при великих концентраціях. Проф. С. В. Ванін, досліджуючи стійкість різних порід деревини до дії сірчаної, азотної, соляної та оцтової кислот, а також їдкого натру, прийшов до висновку, що деревина хвойних порід (сосни, ялини, модрини) стійка до дії цих реагентів, ніж деревина листяних порід (берези і бука). Встановлено також, що з хвойних порід найбільшою стійкістю відрізняється деревина модрини. У всіх хвойних порід ядрова і стигла деревина володіє більшою стійкістю, ніж заболонная.

 

 «Будівельні матеріали» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також:

 

Довідник домашнього майстра Будинок своїми руками Будівництво будинку Гідроізоляція