Древесина – строительный материал

Структура древесины

Макроструктура

Микроструктура

 

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).

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,
При 15-ной влажности	Свежесрубленная
Сосна	53 – 70
Ель	62 – 75
Лиственница	46 – 73
Кедр	60 – 80
Пихта	55 – 81
Дуб	32 – 61
Берёза	50 – 61
Бук	40 – 70
Осина	62 – 80

 

· 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,
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

 

2.4.Механические свойства:

· Прочность – способность сопротивляться механическому разрушению.

Ø При сжатии

Ø Растяжении

Ø Изгибе

Ø Скалывании

· Твёрдость – способность сопротивляться проникновению другого твёрдого тела.

· Ударная вязкость – способность поглощать работу при ударе.

· Ползучесть – была установлена профессором Ф.П. Белянкиным в 1931 – 1934 годах. Ползучесть возникает при действии на древесину постоянной нагрузки, вследствие которой наблюдается рост деформаций, которые со временем прекращаются, если нагрузка не превышает определённого предела. Но если предел нагрузки завышен, то деформации увеличиваются и приводят к разрушению образца.

Факторы влияющие на механические свойства:

1. Влажность

2. Температура

3. Пороки и дефекты древесины (рис. 4, 5)

 

Рис.4

Рис.5