Строение древесины. Основные факторы, влияющие на ее физико-механические св-ва.

Деловая древесина – освобожденная от луба, коры, веток, вершины и корней часть ствола дерева

Поперечные срез ствола: 1- кора, 2 – луб, 3 – заболонь, 4 – первичный сердцевинный луч, 5 – камбиальное кольцо, 6 – сердцевина, 7 – ядро, 8 – вторичный сердцевинный луч.

 

Сердцевина – в центре ствола, мягкая

Между сердцевиной и корой – древесина, кольца – возраст

У взрослого дерева центр. часть ствола, расположенная вокруг сердцевины, постепенно заполняется минерал-ми вещ-ми, дубильными вещ-ми и прочими консервантами, препятствующими ее развитию – эту часть ствола назыв. мертвой древес-й или ядром. Наружняя, более светлая – заболонь.

В завис. от визуального отличия ядра от заболони породы деревьев различают: ядровые (сосна, дуб) – ядро резко отличается по цвету от заболони; спелодревесные (ель, пихта) – разницы в окраске нет, внутренние слои только несколько суше; заболонные (клен, береза) – части древес. не отличаются.

МИКРОСТРУКТУРА. Осн-й растительный орг-м – клетка – сост. из оболочки, заполненной протоплазмой, в кот. плавает ядро. Клетки делят на:

проводящие клетки (трахеиды) –провдят Н₂О и питат в-ва вдоль продольной оси ствола

опорные или механические (либриформные волокна, или склеренхимные клетки) – служат для придания дереву жесткости;

питающие или запасные (паренхимные) – распол. горизонтально в сердцевинных лучах, содержат вещ-ва, питающие другие клетки и регулирующие обмен вещ-в, а также накопляют запасы питательных вещ-в на зимнее время.

Совокупность клеток – ткани. Пока клетки ткани молоды – плотно прилегают друг к другу. В поздн. возрасте стенки клеток расщипляются вдоль. В срубе эти полости м. б. заполнены влагой.

В строит-ве исп-т древесину лиственныую и хвойную. По способу раположения сосудов в годичных слоях лиственные породы делят: кольцесосудистые – твердолиственные (бук, береза, клен) и мягколиственные (липа, ольха, осина) - и рассеянососудистые – только твердолиственные (дуб, вяз, ясень).

В хвойных деревьях отсутствуют опорные клетки, которые заменены толстостенными узкими трахеиды осенней части годичных слоев.=> прямолинейность, отсутствие больших сучьев. => Преимущ. исп-е хвойных в строительстве

Основные факторы, влияющие на прочность и упругие св-ва древесины:

1, влага. О пределяется влажностью W = масса влаги в образце / массу образца в абсолютно сухом состоянии

различают: сухая (<12%), воздушно сухая (12-18%), полусухая (18-25%), мокрая (<25%), свежесрубленная древесина (80-100%).

Влагу разделяют на 3 вида: химически связанную (находится внутри ядра клетки, удаляется только путем сжигания), свободная влага (находится в полостях клеток при удалении меняется только объемный вес), физически связанная (гигроскопическая) – наход. в стенках клеток древесины и оказ-т влияние на физико-мех. св-ва древесины.

Строение древесины упрощенно можно представить как набор трубок вытян. вдоль ствола, соед-х между собой с помощью межволокнистого слоя => очевидно что св-ва в разных направлениях разные. Древеисна - анизатропный материал. Тело в котором 3 взаимно перпендикулярных плоскости – ортогонально-анизотропное тело.

 

↑ гигр. влаги прочность и упругие св-ва↓.при ↓ ↑. Изменение св-в и удаление влаги подчиняется закону анизотропии, => при высуш-и образец оказ-ся неравномерным. Относительное изменение линейных размеров элемента в направлении: тангентальной оси 6-12%, радиальной 3-6%, продольной 0,1–0,3%. Процесс сушки древесины сложен, тк при резком измен-и влажности → коробление, усадочные трещины. Влага удаляется последовательно: свободная → гигр-я. Стандартная влажность – 12%

2. Температура. Влияние влаги и t взаимосвязаны. Исп. термин температурно-влажностный режим. Стандартная t = +20 С.↑ t → R↓.и наоборот. В соответствии с действ. в нашей стране нормами, считается нормальная эксплуатация с периодическим нагреванием до 50 С, нижнего предела нет.

При t = -4..-5 С R ↑скачком, однако при этом ↑ хрупкость мат-ла.(тк влага в стенках клеток замерзала). Коэф-т темп. расширения (вдоль волокон) – α_t=(3…5)∙10^-61/*С. → не нужны температурные швы.

Коэф-т темп. расширения (поперек волокон) – α_t=0,15 Вт/м∙К. Что ↓ соответствующей величины других строит-х мат-в. Напр: брус 15см эквивлентен кирпичной стене в 3 силикатных кирпича.

3. Влияние химически агрессивных сред. Целлюлоза – осн-й компонент древесины -вещ-во химически стойкое, почти нерастворимое (вода, ацетон, эфир, спирт и др). Сильные минеральные кислот дейст-т только при высоких концентрациях. Действие органических кислот знчительно слабее. Деревян. констр-и могут эксплуатир-ся в атмосфере с парами фосфор. кислоты, павиковой кислоты. Серная и азотная кислоты при концентрации ↑ 5% разрушают. Не реагирует на действие щелочей. => древес. химически более стойкий мат-л чем металл и ж/б. Для ↑хим. стойкости дерев. констр-й нужно исп. различн. виды покрытий лаками, красками. Прим-т также конструктивные мероприятия: 1,применение массивных деревянных эл-в; 2, конструкции без сложных узлов; без щелей и карманов; 3, безметальные конструкции; 4, хорошая вентиляция; гидроизоляция; 5, щадящие t режимы.

4. Биологические факторы. При благоприятных усл-х деревян. констр. могут служить веками. Гниение - жизнедеятельность дереворазрушающих грибов. различают ↑ 1000 разновидностей древоразруш. грибов.Делят на 3 осн-е группы: лесные, биржевые, домовые. Лесные –на срубл. древ. погибают. Биржевые – поражают складируемую древесину,чаще у соприкосновения с землей. В помещении погибают. Многие изменяют окраску древесины, но не ↓R. В некот-х случаях могут вызвать дефекты конструкций. Домовые – вызывают развитие деконструктивной гнили мат-ла.Виды: настоящий д омовой г риб, белый д. г., пленочный д. г., шахтный д. г. При обнаруж. деструктивной трухлявой гнили (сетка мелких, тонких трещин) необходимо пораженные части удалить и сжечь; употреблять нельзя. Для развития жизнедеят-ти грибов: температура 0-50 С; влажность не менее 20%; наличие кислорода. При t выше 80 С погибают грибные тела и споры→для обеззараживания древес. ее нагревают выше 80 С→ стирилизованная древесина.

Необходимо создавать в помещении щадящий температурно-влажностный режим, обеспечить надежную гидроизоляцию, необходимо отделить подошвы деревянных стоек от бет. фундамент с помощью бетонной гидроизоляции, а сам обрез фунд. поднять над грунтом на 15-20см. Древесину конструкции следует содержать либо на открытом воздухе, либо полностью в помещении. Наиболее эф. способом защиты от гниения явл. антисептирование. для защиты от грибов – фумгициды; от насекомых – инсектицидами.

ГОРЮЧЕСТЬ И ОГНЕСТОЙКОСТЬ. Для устойчивого горения древес., кроме источника огня, необходим непрерывный приток огромного количества О₂. Предел огнестойкости – наз-ся время эксплуатации конструкции от момента возникновения пожара до потери несущей способности или устойчивости, прогорания сквозных щелей или достижения стороной, противоположной огня, температуры выше 150 С. Колеблется от 45мин-2ч. Сталь 7-15 мин. Для защиты рекомендуется: избавление от пустот, в кот-х может образовать тяга. В случае неизбежности образования внутренних полостей должно быть предусмотрено расчленение их на отсеки, не сообщающиеся между собой.

Рекомендуется сочетать с негорючему мат-ми. Кровельное покрытие – асбоцементнуая кровля, теплоизоляция – минеральная вата. Противопожарная обработка – антипиренами→трудносгораемый мат-л. При глуб. пропитке ↓нес. способность. →лучше покрывать лаками, перхловиниловая и пентафталевая эмали.