Положительные и отрицательные свойства древесины в строительстве

Модуль 2. 2.1.1. Положительные и отрицательные свойства древесины как строительного материала

2.1.1. Положительные и отрицательные свойства древесины как строительного материала.

Положительными свойствами древесины являются

прежде всего прочность, легкость и простота заготовки. Небольшой вес объясняется пористым строением древесины, что делает ее малотеплопроводным и морозостойким материалом, ценным для изготовления теплоограждающих конструкций (стены, перекрытия и др.)Древесина хорошо поддается ручной и механической обработке. Деревянные части конструкций легко соединяются между собой при помощи гвоздей, врубок, клея и др.Прекрасные термические и теплотехические качества древесины малый коэффициент температурного расширения вдоль волокон и связанные с этим малые температурные деформации позволяют упростить опорные части конструкций и не требуют устройства на значительном протяжении температурных швов в сооружении. Малый коэффициент теплопроводности поперек волокон позволяет использовать древесину в качестве эффективного утеплителя в ограждающих конструкциях.

К отрицательным свойствам древесины

прежде всего следует отнести — неоднородность строения (анизотропность), которая приводит к неодинаковой прочности ее при действиях сил под различными углами к направлению волокон. При действии сил вдоль волокна имеет место наибольшее сопротивление сжатию и растяжению, а при поперечном к ним направлении сопротивление сжатию оказывается сравнительно небольшим и весьма незначительным при растяжении. Промежуточное значение сопротивлений зависит от величины угла между действующей силой и направлением волокон; чем меньше этот угол, тем больше сопротивление.

Коробление и трещины в древесине

а — торцовые трещины в досках при тангенциальной распиловке; б — то же, при радиальной распиловке — по кромке; в — бревно и его коробление после распила; г и д — изменение размеров и формы поперечного сечения при усушке

Наличие в древесине естественных пороков, как например, сучков и косослоя значительно снижает сопротивление древесины при растяжении вдоль волокон и при изгибе.

Отрицательным свойством свежесрубленной древесины

вляется наличие в ней влаги.

Каждому сочетанию температуры и влажности воздуха соответствует определенная влажность древесины, практически зависящая от ее породы. В зависимости от количества влаги в древесине меняются ее вес, объем и механическая прочность.

Изменение линейных размеров и объема древесины из-за уменьшения или увеличения в ней влаги, т. е. от усушки или разбухания вдоль и поперек волокон, происходит неравномерно; указанная неравномерность приводит к возникновению в ней внутренних напряжений с последующим образованием различного вида трещин и коробления. Механическая прочность древесины с увеличением влажности снижается.

К положительным качествам можно отнести работу на: растяжение, сжатие, изгиб, срез, кручение. К недостаткам древесины относят: возгораемость, чувствительность к грибковым заболеваниям, лёгкое впитывание влаги и повреждение насекомыми. Аномальные свойства, которые снижают использование древесины, называют пороками или отклонениями от привычной формы, строения и структуры волокон. Эксцентричность годовых колец, свилеватость, волнистость, вросшая кора, выпадающие сучки — вот чаще всего встречающиеся пороки. Пиломатериалы из косоствольной древесины (присутствие большого количества перерезанных волокон) сильно уступают в прочности качественным материалам, еще более их ослабляет наличие других пороков. Естественный сгон – это уменьшение поперечного сечения ствола к вершине. Ствол считается с пороком, если разница в поперечных сечениях через метр достигает 1см. Сучки — часть ветвей, находящихся в тканях дерева. Их различают по форме и величине, а различные стандарты определяют допустимые количество и размеры вросших и выпадающих сучков. Прочность древесины уменьшает присутствие трещин в стволе дерева. Они приобретаются после срубки и во время роста дерева. Различают трещины внутренние, кольцевые и трещины от мороза. Как и в любом деле, важно точное понимание того, что делаешь. Если строишь сам, то необходимо знать всё о материалах, которые используешь, а также и о технологии работы с ними.

Дата публикования: 2014-11-04 ; Прочитано: 1461 | Нарушение авторского права страницы

Блог Деревянное домостроение

Строительство деревянных домов: положительные и отрицательные свойства древесины

Деревянное домостроение так популярно по всему миру, что многих россиян интересует, вопрос: «А какие достоинства и недостатки имеет древесина?» Давайте поговорим с вами на эту тему и рассмотрим этот природный материал, без которого строительство деревянных домов было бы невозможным.

Итак, сначала поговорим о достоинствах древесины, которых нет больше ни у одного материала. Многие из них очень важны и способствуют увеличению темпов строительства деревянных домов по всему миру. Для начала необходимо сказать про большую прочность древесины в сочетании с небольшим удельным весом. Известно, что пихта, лиственница и даже обычная сосна способны выдерживать очень большую осевую нагрузку, наравне со стальными элементами. Статистика говорит, что древесина этих деревьев выдерживает в три раза большую нагрузку, чем железное литье, в четыре раза больше, чем алюминий и в семь раз больше чугуна. Не правда ли, подобные данные приятно удивляют?!

Следующее полезное качество – это невысокая теплопроводимость. Так, теплопроводимость дерева почти в сотни раз меньше, чем у стали, в девять раз меньше бетона и почти в четыре раза меньше стекла. Подобное свойство способствует тому, что деревянные дома намного теплее бетонных, их проще протопить после зимы и вообще для отопления сруба необходимо затратить меньше сил и энергии.

Следующее, о чем нужно вспомнить – это простота обработки и монтажа древесинных материалов. Их очень легко скреплять гвоздями и саморезами, без проблем можно использовать при работе с деревом шурупы или клей. А еще древесина очень просто окрашивается, полируется и лакируется. Кстати, структура древесина такая разнообразная, что можно очень легко комбинировать деревянные детали для создания необычных рисунков. Для этого необходимо просто сделать срез по разным направлениям.

Также к положительным качествам дерева относят высокую степень упругости и способность поглощать звуки от ударов. Согласитесь, это очень важно при создании срубов. Для справки: древесина, понятное дело, применяется не только для строительства домов или изготовления мебели, но и именно из дерева создают трубы для перекачки агрессивных жидкостей или газов, что говорит о стойкости деревянных изделий к кислотам и щелочам. Этот фактор также учитывается при создании дома, ведь стойкость к агрессивным воздействиям атмосферы положительно влияет на долговечность деревянных конструкций. Особенно, если усилить это природное свойство современными защитными составами.

Древесина отлично гнется и при этом не ломается, благодаря чему можно придать дереву необходимую форму. При необходимости этот материал можно прессовать, что способствует увеличению положительных характеристик материала. И последнее, но от этого не менее важное свойство – древесина обладает низкой электропроводностью, что позволяет широко использовать дерево в тех сферах, где подобное качество необходимо.

Понятно, что как и любой другой материал, в принципе, древесина имеет и определенные недостатки. О каких же негативных свойствах этого природного материала, которые ограничивают или уменьшают возможности применения древесины, стоит рассказать?

В первую очередь, конечно, надо отметить неоднородность свойств по всему объему деревянного изделия. Это связывают с наличием косослоя, расположением сучков, разности во влажности древесины и окружающей среды, а также с направлением волокон. Например, изгибная прочность материала увеличивается почти в 1,3 раза, если влажность материала падает с тридцати до пятнадцати процентов. А вот прочность сжатия волокон поперек в четыре раза меньше, чем вдоль. Показатель же растяжения еще больше – почти в тридцать раз.

Второе отрицательное качество древесных материалов состоит в их способности в процессе эксплуатации разбухать или усыхать, а также коробиться. На это сильно влияют влажность окружающей среды и температура воздуха. В результате этих процессов изменяется объем изделия, причем изменение размеров сильно отличается вдоль и поперек волокон. Именно поэтому могут заклинивать деревянные двери или окна. В такой отрасли, как строительство деревянных домов, данное явление получило название усадки дома – она учитывается при проектировании и после создания сруба необходимо время, чтобы «коробка» пришла в статистическое положение.

Еще необходимо помнить про легкую возгораемость древесины, с чем усиленно борются при помощи антипиренов. Деревянные поверхности способны быстро выгорать на солнце, преодолеть этот недостаток можно применяя защитные пропитки и лакировки. Способ для борьбы с гниением древесины также найдет – это защитные антисептики.

Свойства древесины: механические, физические, технологические

Еще с древнейших времен, человек не мог обходиться без древесины. Не растратила она своего значения и на сегодняшний день, невзирая на то, что пришло на смену много современных и передовых материалов, которые вытеснили лесоматериалы из некоторых сфер ее применения. Однако, появились другие направления и сферы применения, новые технологии, где изделия из дерева просто незаменимы.

Основные свойства древесины

Как и многие стройматериалы, древесный материал отличается по характерным свойствам и особенностям. Свойства могут быть как позитивными, так и негативными показателями. Эти свойства обусловлены породой лесоматериалов.

Свойства древесины подразделяется на:

1. Плотность.
2. Твёрдость.
3. Влажность.
4. Усыхание.
5. Набухание.
6. Коробление.
7. Раскалываемость.
8. Износоустойчивость.
9. Изгибистость.
10. Деформирование.
11. Теплопроводность.

Никакой строительный материал не располагает такими технологическими и декоративными свойствами, как изделия из дерева. Она податлива при обработке. Прочный и лёгкий материал, долгое время сохраняющий тепло и нежный запах. Но, как и всякий материал она имеет положительные и отрицательные свойства.

Свойства, определяющие общий вид древесины

К таким свойствам относятся:

1. Цвет. На цвет материала влияет порода, возраст дерева, условия вегетации, существование пороков.
2. Блеск. На блеск влияет плотность, число и параметры лучей отходящих от сердцевины, а также вида плоскости разреза.
3. Запах. Зависит от наличия смолы и органических веществ ароматического ряда.
4. Текстура. Природный рисунок, получающийся на разрезе путём пересечения волокон, годовых слоев и центральных лучей.

Строение древесины

Большая часть, до 90 % объема дерева, это — ствол, в состав которого входят:

• кора. Её свойство — предохранять ствол от перепадов температуры, вторжения грибковых бактерий, испаряемости влаги и механических воздействий;
• камбий. Неширокая прослойка живых клеток в виде кольца, имеющих способность к делению и приросту;
• древесина. Составляющая ствола, по которой поступает влага от корней к кроне.

Технологические свойства древесины

Технические свойства характеризуют следующие показатели:

• способность задерживать металлический крепеж. Чем плотнее древесный материал, тем прочнее в ней удерживаются крепежные детали;
• износоустойчивость. Это — способность оказывать сопротивление разрушениям во время механического взаимодействия. Повышенной износоустойчивостью обладают торцы. Повышенная твердость и плотность позволяет древесине подвергаться незначительному износу.
• раскалываемость. Свойство древесины под механическим воздействием делиться на части продольно волокнам. Сопротивление растрескиванию повышается с увеличением вязкости. Это свойство имеет положительный показатель. Некоторые сорта можно заготавливать только методом раскалывания. У раскалываемости есть и негативное свойство: при использовании металлических креплений, могут образовываться расколы.

Плотность древесины

Соразмерность веса пиломатериала к его объёму и есть плотность. Устанавливается плотность в кг/м3, и напрямую подчиняется влажности.

Плотность подразделяют на:

Твёрдость древесины

На твёрдость влияют следующие показатели:

• порода;
• условия произрастания дерева. Один и тот же вид породы может быть разной твердости, если деревья росли в различных климатических условиях;
• увлажненность лесоматериалов.

Твердость у одного ствола может быть разной: в зависимости от того, какой применяется распил. Торцы твёрже чем тангентальная и радиальная поверхность.

Износостойкость и гибкость древесины

• износостойкость — свойство оказывать сопротивление истиранию материала во время трения. Истирание с боков бывает больше чем с торцов. Наиболее твёрдая и плотная древесина менее всего подвергается изнашиванию. Повышенная влажность — хороший помощник износу.
• гибкость — одно из свойств деревянных заготовок — изменять форму под силовым воздействием извне. Загибание основано на возможности древесины поддаваться деформации под воздействием гибочного оборудования. Процедура загибания проходит легче и быстрее, когда древесину предварительно увлажняют и нагревают;
• ударная вязкость — свойство поглощения удара без дефляции.

Тепловые свойства

К таким свойствам относятся следующие показатели:

• тепловая мощность — это способность древесного материала накапливать тепло;
• теплопроводность — транспозиция тепловой энергии молекулами вещества;
• температуропроводность — равное распределение температуры по всему объёму;
• термическое расширение— изменение линейных размеров и конфигурации при изменении температуры.

Влажность древесины

Влажность — это процентное соотношение количества влаги в определённом объёме древесного материала, к такому же объёму совершенно сухого материала. Свойства по влажности у каждой породы индивидуальные.

Влажность подразделённая по степеням:

• мокрая степень. Продолжительное время содержащиеся в воде лесоматериалы;
• свежераспиленная;
• воздушно-высушенная;
• базовая степень.

Усушка, разбухание и коробление пиломатериала

1. Усушка. Снижение параметров при устранении влаги. Полная усушка, для дальнейшей обработки древесного материала должна быть в диапазоне от 11 до 17 %. Процент усушки обязательно учитывается при изготовлении пиломатериалов.
2. Коробление. Преобразование формы при высушивании, складировании и опиловке. В основном, коробление возникает из-за разной величины усушки и структурных направлениях.
3. Разбухание. Это — свойство прибавления размеров при увеличении влаги. Разбухание протекает до особого предела поглощаемости влаги.

Разбухание — одно из негативных свойств древесины. Хотя в отдельных случаях разбухание играет существенную роль: создает уплотнение соединениям в лодках, бочонках и кадках.

Физические свойства древесины

Абсолютное значение, измеряемое соотношением веса к объему. Плотность напрямую зависит от разновидности породы и количества влаги. Чем меньше влажность, тем ниже плотность.

Свойство древесины пропускать тепло от корней до кроны. На качество теплопроводности влияют такие факторы:

• температура воздуха;
• внутренняя влажность;
• насыщенность;
• количество теплоты.

Особенное свойство лесоматериалов — пропускать звук. Звукопроницаемость у древесины повыше, чем у некоторых материалов. Этот показатель необходимо принимать во внимание в строительстве, где крайне важна звукоизоляция стен и столярных изделий.

Положительное свойство пиломатериалов пропускать ток. На электропроводность влияют влажность, порода, направление волокон и температура. Сухая древесина не пропускает электроток, что даёт возможность использовать ее как изоляционный материал.

Степень увлажненности пиломатериалов, это — показатель качества и износостойкости изделий из древесины. Отличительное свойство: чем меньше содержание влажности, тем дольше она не подвергается гниению.

6. Коррозионная стойкость.

Отсутствие коррозии — немаловажное свойство у изделий, изготовленных из древесины. Особенно это касается тех изделий, которые подвергаются эксплуатации на открытом воздухе.

7. Цвет, блеск, запах и текстура.

Данные свойства позволяют зрительно определять породу древесины и имеют чисто художественное значение.

Механические свойства древесины

Важные свойства, влияющие на устойчивость и надёжность строений и деревянных изделий.

Сопротивление древесных материалов к разрушениям под воздействием механических усилий.

Это свойство зависит от сопротивления древесного материала к проникновению твердых тел. Чем тверже древесина, тем сложнее она поддаётся обработке.

Поглощение ударов без нарушений целостности.

Трещины

Это продольные разрывы, возникающие под воздействием внутренних напряжений.

Трещины подразделяют по следующим свойствам:

Радиальные трещины внутри ствола дерева. Наблюдаются у всех пород, особенно этим страдает перестоялый древостой. Трещины появляются по мере роста дерева и представляют прерывающиеся разломы по длине сортамента.

Отслаивание древесного волокна внутри ядра и отслоение спелой древесины у растущего дерева. Отлупные трещины можно встретить у каждой породы. До конца не установлены причины возникновения таких трещин.

Продольные разрывы извне на стволе молодого дерева. В основном, морозные трещины преобладают у лиственных пород и очень редко у хвойных. Трещины появляются при резких перепадах зимних температур.

Появляются под воздействием неравномерной усушки и выявляются при распиловке сортамента.

Трещины — основная причина понижения прочности лесоматериалов, используемых в строительстве. Кроме того, трещины содействуют вторжению грибных заболеваний и попаданию влаги внутрь материала.

Пороки формы ствола

Стволы деревьев также обладают определёнными пороками:

Ствол дерева, во время роста, постепенно уменьшается в диаметре от нижней части к кроне. Когда, при каждом метре роста, диаметр ствола убывать больше чем на 1 см, то это — сбежистость.

Лиственные породы больше подвержены такому пороку нежели хвойные породы Сбежистость больше всего проявляется у деревьев растущих на свободе или в мелколесье. Чем гуще лес, тем поменьше на деревьях сбежистости. Данный порок повышает величину отходов и снижает прочность.

Если диаметр ствола в нижней части дерева превышает диаметр того же ствола на высоте не менее метра в 1,2 раза, то это называется закомелистостью.

Ствол дерева имеет форму эллипса, а максимальный диаметр больше минимального в 1,5 раза. Овальность вызывает у дерева крен и изменяет строения древесины.

Локальное утолщение появляется в результате негативного воздействия:

• грибковых заболеваний;
• микобактерий;
• вирусных инфекций;
• химических факторов;
• радиоактивности;
• различных повреждений.
• Кривизна.

Все древесные породы страдают искривлением стволов. Простая кривизна имеет один изгиб, сложная — несколько изгибов ствола.

Кривизна относится к отрицательным свойствам древесины.

Пороки строения древесины

Пороки подразделяются на группы. В группе находятся определённые виды пороков.

Искаженное месторасположение древесного волокна и годичных слоёв

Наклонное положение волокон значительно понижает прочность древесины, усиливает усушку сортамента вдоль и является поводом появления винтовой искривлённости и закручивания пиломатериалов. Наклон волокон существенно усложняет обработку пиломатериала и уменьшает потенциал древесины к изгибу.

Это волнистое и хаотичное распределение волокон.

Свилеватость уменьшает прочность на растяжение, повышает ударную вязкость и противодействие раскалыванию. Механическое воздействие на свилеватый материал очень затруднён. Однако, у этого порока есть и свои положительные свойства — красивая текстура.

Искажение годичных слоёв около сучков и наростов.

В склонённых и кривых стволах формируется редкостная древесина, которая получила название реактивной. Этот изъян происходит под воздействием силы тяжести, которая вызывает переназначение веществ и подавляет процесс роста.

Крен ухудшает уровень качества древесного сырья, используемого в целлюлозно-бумажной промышленности.

Тяговая древесина усложняет обработку материалов. Во время обработки, образуются мохнатые и замшелые поверхности, которые, отделившись во время резания, заполняют углубление и препятствуют вращению пил.

Сучки

Сучки — основной, сорт определяющий, порок лесоматериалов. Сучки классифицируют как значительный порок, снижающий стоимость древесного материала.

К сучкам относят оставшиеся основания ветвей. Неважно в каких количествах, но сучки всегда находятся в лесоматериалах. Количество сучков, находящихся в стволе, учитывая их состояние, размеры и распределение по длине, зависят от древесной породы, условий место произрастания, климата, густоты лесонасаждения и прочих факторов.

По уровню зарастания, сучки делятся на два типа:

Нерегулярные анатомические образования

Тёмная внутренняя часть ствола дерева — это ложное ядро. Кромка ложного ядра не соприкасается с границей годичных колец. От заболони ядро отгорожено тёмной каёмкой.

Источником возникновения порока являются:

• возрастное разделение тканей;
• реакция на ранение;
• влияние грибковых заболеваний;
• воздействие холодной погоды.

Ложное ядро портит наружный вид изделия и уменьшает возможность лёгкого загиба. Ядро устойчиво к гниению.

В районе сердцевины может сформироваться несколько прилегающих годичных слоёв, схожих с заболонью по цвету и иным свойствам. Внутренняя заболонь появляется из-за нарушения естественной деятельности клеток, вызванное морозами.

У некоторых деревьев из-за повреждения структуры, влияния химических факторов, грибковых заболеваний и засилья насекомых появляются небольшие темноокрашенные зоны на древесине.

Пятнистость особого воздействия на какие — либо свойства не оказывает.

В круглых лесоматериалах существование сердцевины — обычное свойство и явление неотвратимое. Сердцевина значительно снижает прочность деталей с небольшим сечением. В крупных распиленных заготовках нахождение сердцевины нежелательный фактор. Сердцевина быстро поддаётся загниванию.

Это — беспорядочное месторасположение сердцевины, препятствующее массовому использованию материалов. Данное свойство относится к отрицательным показателям.

В раскроенном материале можно обнаружить две сердцевины. Каждая сердцевина обладает своими личными годичными слоями. По краю ствола обе сердцевины окружены единой системой годичных слоёв.

Выпиленные заготовки с двойной сердцевиной, чаще и посильнее коробятся, кроме того могут возникнуть трещины.

1. Пасынок и глазки.
   1. Пасынок. Это — плохо растущая или омертвевшая двойная вершина ствола. Пасынок разрушает равномерность волокон древесины, а в пиломатериалах — целостность.
   2. Глазки. Разделяют глазки на разбросанные — единичные и групповые — от 3 и более глазков. Глазки уменьшают прочность на изгиб и ударную вязкость.

   Это — внешнее частичное омертвение ствола. Данный порок появляется в результате содранной коры, солнечного ожога или перегревания коры. Сухобокость нарушает форму деревьев, образует завитушки, ухудшает цельность древесины и понижает выход.

   Это — заживающая или уже зажившая рана.

   Прорость разрушает цельность древесины, что влечёт за собой кривизну и искажение годичных слоёв.

   

   Рана, появившаяся в результате грибковых заболеваний и присутствия бактерий.

   При раке меняется правильная форма деревьев.

   Необычные отложения в древесине

   Это — щедро напитанный смолой участок древесины, образованный после ранения хвойного дерева.

   Засмолок имеет незначительную влагопроницаемость и лёгкое впитывание воды. Положительным свойством такой древесины является увеличенная стойкость к гнили, но при этом — плохо поддаётся отделке и приклеиванию.

   Это — углубление в глубине годичных слоёв, наполненное смолой.

   Стекающая из полости смола затрудняет отделку и склейку заготовок. Такое свойство лесоматериалов считается отрицательным.

   

   Водослойная древесина различается от здоровой увеличенной усушкой и разбуханием. Свойство характеризуется как отрицательное.

   Диэлектрические свойства древесины

   Древесина может выражать диэлектрические свойства, характеризующиеся двумя признаками.

   Первый – магнитная пропускаемость.

   Второй – поглощение релаксации дипольной поляризации и превращение её в тепло.

   https://stroimagi.ru/polozhitelnye-i-otritsatelnye-svoystva-drevesiny-v-stroitelstve/