Proprietățile lemnului ca material structural.
Tipuri și proprietăți ale placajului de construcție.
Protecția structurilor din lemn de la decolorare și aprindere.
Țara noastră este prima din lume în ceea ce privește numărul de zone forestiere care ocupă aproape jumătate din teritoriul Rusiei - aproximativ 12,3 milioane km2. Cea mai mare parte a pădurilor ruse, aproximativ 3/4, se află în regiunile Siberiei, Orientul Îndepărtat, în regiunile nordice ale părții europene a țării. Speciile predominante sunt conifere: 37% din pădure sunt zada, 19% - pin, 20% - molid și brad, 8% cedru. Lemnul tare ocupă aproximativ 1/4 din suprafața pădurilor noastre. Cea mai comună rasă este mesteacăn, ocupând aproximativ 1/6 din suprafața totală a pădurii.
Rezervele de lemn din pădurile noastre sunt de aproximativ 80 de miliarde de m3. Anual, aproximativ 280 de milioane de m3 sunt recoltați. Lemn de afaceri, adică, destinat fabricării structurilor și produselor. Cu toate acestea, această sumă nu epuizează creșterea naturală anuală a lemnului în zone îndepărtate din Siberia și Orientul Îndepărtat.
Lemnul recoltat sub formă de lungimi de butoaie de lungime standard este livrat prin transport rutier, feroviar și naval sau prin rafting pe râuri și lacuri pentru întreprinderile de prelucrare a lemnului. Acolo este făcut din materiale tăiate, placaj, plăci de lemn, structuri și componente de construcție. În timpul exploatării și prelucrării lemnului, se generează o mare cantitate de deșeuri, a cărei utilizare efectivă este de mare importanță economică. Producția de fibre de lemn și PAL din lemn din deșeuri lemnoase este larg utilizată în construcții, economisește o cantitate mare de lemn comercial.
Lemnul de conifere este utilizat pentru fabricarea elementelor de bază ale structurilor din lemn și a pieselor de construcție. Tronsoanele mari de copaci conifere cu un număr mic de noduri permit obținerea cherestelei drepte, cu un număr limitat de defecte. Lemnul de conifere conține gudron, așa că rezistă umidității și se descompune mai bine decât lemnul de foioase.
Lemnul tare de cele mai multe specii este mai puțin simplu, are mai multe noduri și este mai predispus la decădere decât coniferele. Acesta nu este aproape utilizat pentru fabricarea elementelor de bază ale structurilor de construcție din lemn.
Materialul din lemn de stejar se remarcă printre speciile de lemn tare, cu rezistență sporită și rezistență la dezintegrare. Cu toate acestea, din cauza lipsei și a costului ridicat, acesta este utilizat numai pentru piesele mici de conectare.
Lemnul de mesteacăn se referă, de asemenea, la specii tari de foioase. Este utilizat în principal pentru producția de placaj de construcție. Necesită protecție împotriva decăderii.
Fibrele de lemn sunt situate în straturi concentrice în jurul axei trunchiului, numite straturi anuale, deoarece fiecare strat crește pe tot parcursul anului. Ele sunt vizibile în mod clar sub forma unei serii de inele pe secțiunile transversale ale trunchiului, în special a copacilor conifere. Prin numărul lor, puteți stabili vârsta arborelui.
Fiecare strat anual cuprinde două părți. Stratul interior (mai larg și mai ușor) constă din lemn moale timpuriu, format în primăvară, când pomul crește rapid. Celulele din lemn precoce au pereți mai subțiri și cavități mai largi. Celulele din lemn târziu au pereți mai groși și cavități înguste. Rezistența și densitatea lemnului depind de conținutul relativ al lemnului târziu în el.
Partea de mijloc a trunchiurilor din lemn de conifere are o culoare mai închisă, conține mai multă rășină și se numește miez. Apoi vine alburnul și, în final, coaja.
În plus, lemnul are grinzi orizontale de bază, miez moale, drifturi de rășini, noduri.
Dimensiuni, defecte și calitatea lemnului
Cherestea, obținută prin construcție, este împărțită în cherestea rotundă și cherestea.
Cheresteaua este produsa prin jurnalele Ferăstraie longitudinale de pe ramele de cherestea sau fierăstrăului circular. Acestea au o secțiune dreptunghiulară sau pătrată. mai extinsă, numită cusături de cherestea și îngustă - tăișuri. Tivite au o lungime standard. 1 - 6,5 m cu gradații la fiecare 0,25 m lățime lemn variază de la 75 la 275 mm, grosime -. 16 la 250 mm.
Calitatea lemnului este determinată, în principal, de gradul de omogenitate al structurii lemnului, de care depinde puterea sa. Gradul de omogenitate a lemnului este determinat de dimensiunea și numărul de zone în care uniformitatea structurii sale este ruptă și puterea este redusă. Asemenea zone sunt numite vicii.
Principalele defecte inacceptabile ale lemnului sunt: putregai, găuri de vierme și fisuri în zonele de scindare a articulațiilor.
Cele mai frecvente și inevitabile defecte ale lemnului sunt nodurile - rămășițele îngroșate ale fostelor ramuri ale unui copac. Nodurile sunt admise cu limitările defectelor.
Panta fibrelor (oblică) față de axa elementului este, de asemenea, acceptabilă cu o limitare a defectelor. Se formează ca urmare a aranjamentului natural al șuruburilor în portbagaj, precum și la tăierea bustenilor ca rezultat al fugarii lor.
Crăpăturile care apar atunci când lemnul se usucă aparțin, de asemenea, numărului de defecte cu toleranță limitată.
Viciile includ, de asemenea, un miez moale, noduri de cădere și alte tulburări mai puțin obișnuite în omogenitatea structurii lemnului.
Calitatea lemnului este determinată de varietatea (selectată, I, II, III, IV), care se stabilește în funcție de tipul, dimensiunea, locația și numărul defectelor. Lemnul pentru elemente de susținere a structurilor din lemn trebuie să îndeplinească cerințele din soiurile I, II și III.
Lemn de gradul II este utilizat în elemente comprimate și îndoite. Aceste tije individuale scurte, zone extreme panouri lipite grinzi înălțime mai mică de 50 cm.; bord în zona comprimată și o zonă întinsă situată deasupra plăcilor clasa 1 în grinzi laminate, inaltime 50 cm scînduri zone de lucru extreme lipite comprimate, îndoit și strivită - tije curbate..
DrevesinaIIIsorta utilizate într-un mod mai puțin intense elemente secundare lipite comprimate, îndoit și comprimat indoite, precum și elemente responsabile terase puțin și șipci.
Densitate. Lemnul face parte din clasa materialelor structurale ușoare. Densitatea acesteia depinde de volumul relativ al porilor și de conținutul de umiditate din acestea. Densitatea standard a lemnului trebuie determinată la o umiditate de 12%. Lemnul proaspăt tăiat are o densitate de 850 kg / m3. Densitatea calculată a lemnului de conifere în structură în încăperi cu o umiditate standard a aerului de 12% este presupusă a fi egală cu 500 kg / m3. Într-o încăpere cu o umiditate a aerului mai mare de 75% și în aer liber - 600 kg / m3.
Extinderea temperaturii. Expansiunea liniară la încălzire, caracterizată prin coeficientul de dilatare liniară, în lemn este diferită de-a lungul și la unghiuri față de fibre. Coeficient de expansiune liniară # 945; de-a lungul fibrelor este (3 ÷ 5) # 8729; 10-6, ceea ce face posibilă construirea de clădiri din lemn fără cusături termice. Prin fibrele de lemn acest coeficient este de 7-10 ori mai mic.
Conductivitatea termică a lemnului datorită structurii sale tubulare este foarte mică, în special în interiorul fibrelor. Coeficientul de conductivitate termică a lemnului uscat pe fibre # 955; ≈ 0,14W / m # 8729; ºС. Beam grosime de 15 cm, este echivalent cu o conductivitate termică de cărămidă grosime a peretelui de 2,5 caramida (51 cm) va fi, precum și atunci când tăiați bușteni de runout lor.
rigle, mașini de rumegus. - se termină. niva, decât acele.
Capacitatea termică a lemnului este semnificativă, capacitatea de căldură a lemnului uscat este C = 1,6 KJ / kg # 8729;
O altă proprietate valoroasă a lemnului este rezistența sa la multe medii chimice și biologice agresive. Este chimic mai rezistent decât metalul și betonul armat. La temperaturi normale, acizii fluorhidric, fosforic și clorhidric (concentrație scăzută) nu distrug lemnul. Majoritatea acizilor organici nu slăbesc lemnul la temperaturi normale, deci este adesea folosit pentru structuri în medii agresive chimic.
Proprietățile mecanice ale lemnului
Forța de aderență. Lemnul se referă la materiale cu rezistență medie, totuși, rezistența sa relativă la toleranța la densitate scăzută face posibilă compararea acestuia cu oțelul.
Lemnul este un material anisotropic, deci forța sa depinde de direcția de acțiune a forțelor asupra fibrelor. Când forțele sunt exercitate de-a lungul fibrelor, membranele celulare funcționează în cele mai favorabile condiții, iar lemnul prezintă cea mai mare rezistență.
Rezistența medie la tracțiune a lemnului de pin fără defecte de-a lungul fibrelor este:
La o întindere - 100 MPa.
Când se îndoaie - 80 MPa.
Când este comprimat, 44 MPa.
Când se întinde, se comprimă și se fortează fibrele, această valoare nu depășește 6,5 MPa. Prezența defectelor este semnificativă (
cu 30%) reduce rezistența lemnului în timpul comprimării și îndoirii și în special (
cu 70%) atunci când este întins. Durata sarcinii afectează semnificativ rezistența lemnului. Cu o încărcare nelimitată lungă, rezistența sa este caracterizată de limita rezistenței pe termen lung, care este de numai 0,5 rezistență la tracțiune la încărcarea standard. Cea mai mare rezistență, de 1,5 ori pe termen scurt, lemnul arată la cel mai scurt impact și sarcini explozive. Vibrațiile, care determină variabilele prin semnul tensiunii, reduc puterea.
Rigiditatea lemnului (gradul său de deformabilitate sub acțiunea unei sarcini) depinde în principal de direcția de acțiune a sarcinilor în raport cu fibrele, durata lor și umiditatea lemnului. Rigiditatea este determinată de modulul de elasticitate E.
Pentru speciile de conifere de-a lungul fibrelor, E = 15.000 MPa.
În SNiP II-25-80, modulul de elasticitate pentru orice specie de lemn este E0 = 10.000 MPa. E90 = 400 MPa.
La umiditate ridicată, temperatură și, de asemenea, la acțiunea simultană a sarcinilor constante și temporare, valoarea lui E este redusă cu coeficienții condiției de funcționare mb, mt, md <1.
Schimbarea transversală a umidității (contracția și umflarea) duce la deformarea lemnului. Cea mai mare contracție are loc pe fibre, perpendicular pe straturile anuale. Deformările de contracție se dezvoltă neuniform de la suprafață până la centru. Cu contracție, apare nu numai flambarea, ci și crăpăturile în crăpături.
Pentru a compara rezistența și duritatea lemnului, conținutul standard de umiditate de 12%
unde # 945; - Factor de corecție, sub comprimare și îndoire # 945; = 0,04.
Influența temperaturii. Pe măsură ce crește temperatura, rezistența la tracțiune și modul de elasticitate scad, iar fragilitatea lemnoasă crește. Rezistența lemnului Gt la o temperatură t în intervalul de la 10 la 30 ° C poate fi determinată din rezistența inițială - G20 la o temperatură de 20 ° C, luând în considerare factorul de corecție # 946; = 3,5 MPa.
Gt = G20 - # 946; (t-20).
SNiP II-25-80 privind proiectarea structurilor din lemn recomandă următoarele tipuri de placaj impermeabil ca o construcție:
1. Placaj FSP, lipit impreuna cu clei fenol-formaldehidic. Acest placaj este produs:
- din lemn de mesteacan (5 și 7 straturi, grosime de 5 - 8 mm și mai mult).
- din lemn lichtvennitsy (7-strat, grosime 8 mm și mai mult).
Foi de placaj cu o grosime mai mare de 15 mm se numesc plăci de placaj. Rezistența placajului lipit pe tăiere în planul perpendicular pe foaie este de aproximativ 3 ori mai mare decât rezistența lemnului atunci când se rupe fibrele, ceea ce reprezintă avantajul său important.
Modulul de elasticitate al placajului de mesteacăn de-a lungul fibrelor este de 90%, iar peste 60% din modulul de elasticitate al lemnului de-a lungul fibrelor. Modulele de elasticitate a placajului din zada sunt de 70% și, respectiv, 50% din Eo a cherestelei.
1. Placajul banelizat (PBS) diferă de PSF de calitate placată prin faptul că straturile sale exterioare sunt impregnate cu rășini solubile în apă rezistentă la apă. Are o grosime de 7 - 18 m. Rezistența sa de-a lungul fibrelor este de 2,5 ori, iar peste două ori rezistența lemnului de conifere de-a lungul fibrelor. Se folosește în condiții de umiditate deosebit de nefavorabile.
Rotarea și protejarea structurilor din lemn de decădere
Rotarea este distrugerea lemnului de către cele mai simple organisme de plante - fungi care distrug lemnul. Unele ciuperci uimesc încă în creștere și uscarea copacilor în pădure. Ciupercile din depozit distrug cherestea în timpul depozitării în depozite. Ciupercile de casa - (merilius, porii, etc.) distrug cherestea structurilor de constructii in timpul functionarii.
Ciupercile se dezvoltă din celule - spori, care sunt ușor de transportat prin mișcarea aerului. Adulți, sporii formează un organism fructifer și miceliu al ciupercilor - sursa de noi spori.
Protecție împotriva decăderii
1. Sterilizarea lemnului în procesul de uscare la temperaturi înalte. Încălzirea lemnului la t> 80oС, care duce la moartea sporiilor de fungi, miceli și organisme de fructe fungice.
2. Protecția constructivă presupune un mod de funcționare, atunci când conținutul de umiditate al lemnului W<20% (наименьшая влажность при которой могут расти грибы).
2.1. Protecția lemnului împotriva umidității atmosferice - acoperiri de impermeabilizare, panta acoperișului necesar.
2.2. Protecția împotriva condensului umezeală - barieră de vapori, ventilarea structurilor (aer de aburire).
2.3. Protecție împotriva umezelii prin umiditate capilară (de la sol) - un dispozitiv de impermeabilizare. Structurile din lemn trebuie să fie susținute pe fundație (cu izolație de bitum sau acoperiș) deasupra nivelului solului sau podelei cu cel puțin 15 cm.
3. Protecția chimică împotriva decăderii este necesară atunci când umezirea lemnului este inevitabilă. Protecția chimică constă în impregnarea cu substanțe otrăvitoare pentru ciuperci - antiseptice.
Antisepticele solubile în apă (fluorură, fluorosilicat de sodiu) sunt substanțe care nu sunt nici colorate, nici mirosuri, inofensive pentru oameni. Utilizat în camere închise.
Antisepticele uleioase sunt uleiuri minerale (gudron de huilă, antracen, șisturi, creozot de lemn etc.). Ei nu se dizolvă în apă, ci sunt dăunători oamenilor, deci sunt folosiți pentru structuri exterioare, în pământ, peste apă.
Impregnarea se realizează în autoclave sub presiune ridicată (până la 14 MPa).
Protecția de la gâturile de măcinat - încălzirea până la t> 80oC sau fumigația cu gaze otrăvitoare, cum ar fi hexacloranul.
Combustia si protectia structurilor din lemn de foc
Caracterizată de limita rezistenței la foc (aproximativ 40 de minute pentru o bară de 17 x 17 cm, încărcată la o tensiune de 10 MPa).
1. Constructiv. Eliminarea condițiilor favorabile incendiilor.
2. chimice (impregnarea sau colorarea la foc). Impregnate cu substanțe, numite agenți ignifuge (de exemplu, sare de amoniu, acid fosforic și acid sulfuric). Impregnarea se efectuează în autoclave în același timp cu antisepticele. Atunci când sunt încălzite, substanțele ignifuge sunt topite pentru a forma un film ignifug. Vopselele de protecție sunt realizate prin compoziții pe bază de sticlă lichidă, superfluor etc.