6. Строительные материалы на основе органического сырья

1.Основные древесные породы, используемые в строительстве. Строение древесины, достоинства и недостатки

Древесные породы по ряду биологических признаков принято разделять на хвойные и лиственные. Такое же деление принято и в строительстве.

Хвойные породы в средней полосе составляют основные запасы деловой древесины. В строительстве в основном применяется древесина хвойных пород, отличающаяся правильным (с меньшим количеством пороков) строением ствола и большей устойчивостью к загниванию, которая связана со смолистостью хвойной древесины. Из хвойных пород чаще всего применяют сосну, лиственницу, ель, пихту, кедр (их физико-механические свойства приведены в табл. 3.1).

Лиственные породы в строительстве используют значительно реже, чем хвойные. Среди многообразия лиственных пород наибольшее применение в строительстве нашли дуб, ясень, бук, береза, осина.

Древесина хвойных пород применяется для изготовления строительных конструкций жилых, общественных, промышленных зданий, сооружений постоянного и временного назначения. Ель и пихта имеют пониженную по сравнению с сосной и лиственницей способность к загниванию.

Древесину лиственных пород (бук, береза, ольха, осина, липа и тополь) применяют для изготовления конструкций и изделий: наклонных стропил (за исключением березы) и обрешетки, доступных для осмотра и проветривания; столярных перегородок, устанавливаемых внутри зданий; внутренних дверей и фрамуг (последние - за исключением березы); внутренних дверей и фрамуг для помещений с относительной влажностью воздуха не свыше 70%; раскладок, плинтусов; галтелей; наличников; досок для чистых полов и ступеней лестниц; деревянных щитов для перекрытий и межкомнатных перегородок при условии обязательного антисептирования древесины каждого слоя.

Строение дерева

Растущее дерево состоит из кроны, ствола и корней. При жизни дерева каждая из этих частей выполняет свои определенные функции и имеет различное промышленное применение.

Ствол (от 50 до 90% объема всего дерева растущего дерева) Образуется он благодаря камбию. Форма ствола - нейлоид. Проводит воду с растворенными минеральными веществами вверх, а с органическими веществами - вниз к корням; хранит запасные питательные вещества; служит для размещения и поддержания кроны. Он дает основную массу древесины и имеет главное промышленное значение. Верхняя тонкая часть ствола называется вершиной, нижняя толстая часть - комлем. Процесс роста можно представить как нарастание конусообразных слоев древесины. Каждый последний конус имеет большую высоту и диаметр основания. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный (торцовый), радиальный, проходящий через ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола.

При рассмотрении разрезов ствола дерева невооруженным глазом или через лупу можно различить следующие основные его части: кору, камбий, древесину и сердцевину.

Сердцевина - узкая центральная часть ствола, представляющая рыхлую ткань. Сердцевина совместно с древесной тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. На торцовом разрезе имеет вид темного (или другого цвета) пятнышка диаметром 2-5 мм. На радиальном разрезе сердцевина видна в виде прямой или извилистой темной узкой полоски. Она может быть круглой овальной, треугольной (ольха), четырёхугольной (Ясень), пятиугольной (тополь) и зубчатой (дуб).

Кора покрывает дерево сплошным кольцом и состоит из внешнего коркового слоя и внутреннего слоя - луба, который проводит воду с органическими веществами, выработанными в листьях, вниз по стволу. Кора многих древесных пород имеет большое практическое применение. Она используется для дубления кож, изготовления поплавков, пробок, теплоизоляционных и строительных плит. Из луба коры делают мочало, рогожи, веревки и др. Из коры добывают химические вещества, применяемые в медицине. Кора березы служит сырьем для получения дегтя. Между корой и древесиной располагается очень тонкий, сочный, не видимый невооруженным глазом слой - камбий, состоящий из живых клеток.

Камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большом объеме, - клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью.

.Достоинства древесины как материала

Малая плотность при относительно высокой прочности. Малая теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности (ккал/м * ч * град) Теплопроводность древесины возрастает с увеличением плотности и влажности. Хорошая обрабатываемость режущими инструментами. Возможность склеивания. Легкая гвоздимость. Усилие, необходимое для выдергивания гвоздя, забитого в торец, на 10 - 15% меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперек волокон. Способность хорошо окрашиваться, лакироваться, полироваться, красивая текстура (рисунок, образующийся на поверхности древесины следствие перерезания анатомических элементов). Способность благодаря упругости хорошо поглощать звуки, возникающие при ударе и вибрации. Звукоизоляционные свойства древесины имеют большое значение при использовании в качестве звукоизоляционного строительного материала, а также для улучшения акустики общественных зданий. Звукоизлучающие свойства (резонанс). Древесина широко применяется для изготовления инструментов. Стойкость к действию растворов кислот и щелочей; в связи с этим древесину хвойных пород применяют для изготовления емкостей, труб. Способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины. Более высокой способностью к изгибу отличается древесина лиственных пород. Сравнительно большая износостойкость. Свойства "предупреждать" (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении.

.Недостатки древесины как материала

Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений. Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха. Из-за неравномерного удаления влаги возникают напряжения, которые приводят к растрескиванию материала. Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.). При закреплении разбухающих деталей из древесины возникает давление разбухания в пределах 8 - 32 кгс/см2. Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов. Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы.

2. Свойства древесины, зависимость свойств от её строения и влажности

Физические свойства. Влажность и гигроскопичность. По содержанию влаги различают мокрую древесину с влажностью до 100 % и более; свежесрубленную — 35 % и выше; воздушно-сухую — 15...20 %; комнатно-сухую — 8...12 % и абсолютно сухую древесину. Стандартной считают влажность древесины 12 %, при которой определяют и сравнивают ее свойства.

Вода в древесине может находиться в двух состояниях — свободном и физически связанном. Свободная или капиллярная вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточное пространство. Связанная или гигроскопическая вода находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде тончайших гидратных оболочек на поверхности мельчайших элементов, слагающих стенки клеток.

Влажность древесины, когда стенки клеток насыщены водой (предельное содержание гигроскопической влаги), а полости и межклеточные пространства свободны от воды (отсутствие капиллярной воды), называют пределом гигроскопической влажности или точкой насыщения волокон. Для древесины различных пород она находится в пределах от 23 до 35 %.

Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость (от 30 до 80 %), обладает огромной внутренней поверхностью, которая активно сорбирует водяные пары из воздуха. Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называется равновесной. Между равновесной влажностью древесины и параметрами окружающего воздуха (относительной влажностью и температурой) существует определенная зависимость.

Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших частиц в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объем и масса древесины увеличиваются, а прочность снижается. Свободная вода, накапливаясь в полостях клеток, существенно не изменяет расстояния между элементами древесины и поэтому почти не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу и теплопроводность.

Усушка и разбухание. изменение влажности древесины от 0 до предела гигроскопичности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон

Вдоль волокон линейная усушка для большин¬ства древесных пород не превышает 0,1 %, в радиальном направлении — 3...6 %, а в тангентальном — 7...12 %. Это сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее коробление и растрескивание. Так, боковые края досок стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев. Наибольшему короблению подвержены доски, выполненные ближе к поверхности бревна, и широкие доски

Плотность. Вещественный состав древесины различных пород приблизительно один и тот же, поэтому истинная плотность древесины — величина постоянная и составляет 1,54 г/см3.

Средняя плотностъ древесины разных пород и даже одной и той же породы зависит от многих факторов, связанных с условиями роста дерева. У большинства древесных пород плотность сухой древесины меньше 1000 кг/м т. е. меньше плотности воды. С изменением влажности средняя плотность древесины меняется, поэтому принято сравнивать плотность древесины при одной и той же стандартной влажности, равной 12%.

Пористость древесины главнейших пород, применяемых в строительстве,— 50...70 %.

Теплопроводность. Древесина как материал высокопористого и волокнистого строения характеризуется относительно низкой теплопроводностью. Однако вследствие анизотропности теплопроводность вдоль и поперек волокон отличается примерно в два раза [например, для сосны вдоль волокон — 0,35 Вт/(м • К), а в поперечном направлении — 0,17 Вт/(м * К)].

Стойкость древесины к действию агрессивных сред. При длительном воздействии кислот и щелочей древесина медленно разрушается. В кислой среде древесина начинает разрушаться при рН < 2. Слабощелочные растворы почти не разрушают древесину. В морской воде древесина сохраняется значительно хуже, чем в пресной (речной, озерной) воде. В воде большой биологической агрессивности стойкость древесины низкая.

Прочность древесины зависит от того, под каким углом к волокнам направлено разрушающее усилие, а также от породы дерева, плотности, косвенно характеризующей пористость древесины, наличия пороков и особенно от влажности в пределах 0...30 %. Поэтому при определении механических свойств древесины необходимо всегда учитывать ее влажность, направление действия нагрузки и применять стандартные образцы, не имеющие пороков (так называемые «малые чистые образцы»).

Зависимость прочности от влажности. В связи с тем, что механические свойства древесины зависят от влажности, для получения сравнимых результатов испытания прочность древесины при фактической влажности пересчитывают на прочность при стандартной 12 %-ной влажности.

3. Важнейшие группы пороков и влияние их на качество древесины

Пороками древесины считают недостатки отдельных участков древесины, снижающие ее качество и ограничивающие возможность ее использования. Действующий в настоящее время ГОСТ 2140-81 "Пороки древесины" все пороки древесины делит на 9 групп: 1. Сучки. 2. Трещины. 3. Пороки формы ствола. 4. Пороки строения древесины. 5. Химические окраски. 6. Грибные поражения. 7. Биологические повреждения. 8. Инородные включения, механические повреждения и пороки обработки. 9. Покоробленности. Сучки бывают двух видов - открытый сучок и заросший сучок. Открытый сучок имеет несколько разновидностей - по форме разреза на поверхности сортимента (круглый, овальный, продолговатый); по положению в сортименте (пластовой, кромочный, ребровый, торцовый, сшивной); по взаимному расположению (разбросанные, групповые, разветвленные); по степени срастания (сросшийся, частично сросшийся, несросшийся, выпадающий); по состоянию древесины (здоровый, здоровый светлый, здоровый темный, здоровый с трещинами, загнивший, гнилой, табачный); по выходу на поверхность (односторонний, сквозной). Заросший сучок выявляется только в круглых лесоматериалах и разновидностей не имеет. Сучки - основной сортообразующий порок, поскольку при использовании древесины они оказывают отрицательное влияние. Они нарушают однородность строения и вызывают искривление волокон и годичных слоев, что снижает механические свойства древесины. Древесина здоровых сучков имеет повышенную твердость по сравнению с твердостью окружающей древесины, поэтому сучки затрудняют обработку ее режущими инструментами. Табачные сучки в круглых сортиментах сопровождаются внутренней гнилью. Трещины. Делятся на разновидности по типам - метиковая (простая и сложная), отлупная, морозная, трещина усушка; по положению в сортименте - боковая, пластовая, кромочная, торцовая; по глубине - несквозная (неглубокая и глубокая), сквозная; по ширине - сомкнутая, разошедшаяся. Трещины появляются в древесине по мере ее роста. На их образование влияют природные факторы и внутренние напряжения, возникшие в стволе. Различают морозные, отлупные и метиковые трещины. Морозные трещины появляются в результате расширения внутренней влаги при сильных морозах. В результате возникают сквозные трещины, направленные радиально. Внутренние напряжения, возникающие в стволе, приводят к появлению отлупных(отслоение друг от друга годичных слоев) и метиковых (идущих вдоль ствола от комеля к вершине) трещин. Помимо этого при сушке древесины могут появиться трещины, являющиеся результатом усушки. Пороки формы ствола. Выделяют следующие виды - сбежистость, закомелистость (округлая и ребристая), овальность, нарост и кривизна (простая и сложная). Кривизна - это искривление продольной оси ствола. Она может быть простой и сложной (ствол имеет несколько изгибов в разном направлении). Кривизна в круглых лесоматериалах затрудняет их использование, увеличивает количество отходов в деревообрабатывающей промышленности. Закомелистость - это утолщение или увеличение диаметра комля по отношению к стволу дерева. При изготовлении досок из этой части ствола неизбежны большие отходы, полученный материал при распиловке - невысокого качества, так как появляется большое количество перерезанных волокон. Ройки - продольные углубления в комлевой части ствола. Поперечный распил торца бревна выглядит звездообразным с волнистым расположением годичных колец. При распиле на доски большую часть ствола выбраковывают в отходы, поскольку такие доски сильно коробятся и имеют пониженную прочность. Наросты - резкое местное утолщение ствола, имеют свилеватую древесину. В большинстве случаев встречаются на лиственных породах: березе, клене, ольхе, дубе и некоторых других, а иногда и на хвойных. Наросты бывают двух видов - наплывы и капы. Наплывы - внутреннее заболевание дерева, сопровождающееся наростами с гладкой поверхностью, чаще бывают на комлевой части дерева. Капы - выражены более рельефной поверхностью; при очистке от коры рельеф выглядит в виде капель. Возникают они на месте интенсивно появляющихся на дереве спящих почек. Пороки строения древесины. Здесь выделяют следующие виды - наклон волокон, крень, тяговая древесина, свилеватость, завиток, глазки, кармашек, сердцевина, двойная сердцевина, смешанная сердцевина, пасынок, сухобокость, прорость, рак, засмолок, ложное ядро, пятнистость, внутренняя заболонь, косослой. Косослой (наклон волокон) представляет собой различные отклонения направления волокон от продольной оси дерева. Древесина с таким пороком плохо воспринимает поперечную нагрузку. К разновидностям косослоя можно отнести свилеватость (волнистое размещение волокон) и завиток (местное искривление годичных слоев). Крень - изменение строения древесины хвойных пород в сжатой зоне ствола и ветвей. Наблюдается в виде дугообразных участков. Часто образуется в древесине искривленных и наклонно стоящих стволов. При поперечном разрезе, особенно у хвойных пород, хорошо видно смещение сердцевины в одну сторону. Крень нарушает однородность строения древесины, понижает прочность, способствует сильному продольному короблению досок и брусьев. Двойная сердцевина. Она ярко выражена при поперечном распиле ствола в месте раздвоения. Торец дерева в этом месте обычно имеет овальную форму. Часто между двумя сердцевинами бывает закрытая прорость (заросшая кора). Затрудняет обработку, увеличивает отходы, способствует растрескиванию. Внутренняя заболонь - группа годичных колец-слоев, расположенных в ядровой древесине, имеющая окраску, свойства и строение заболони. На торце ствола ярко выражена в виде одного или нескольких колец разной ширины, более светлых, чем ядро древесины. Такой порок наблюдается в стволах лиственных пород, особенно у дуба и ясеня. Ложное ядро - внутренняя часть ствола с темной окраской различных оттенков. Форма ложного ядра может быть: круглой, эксцентричной, звездчатой, лопастной. От заболони ложное ядро отличается более темной окраской. Кармашек - полость внутри годичных слоев, заполненная смолой или камедями. Смоляной кармашек портит поверхность изделий, плохо поддается отделке и склеиванию, пачкает инструменты, снижает прочность древесины. Свилеватость - это волнистое размещение волокон, особенно в прикорневой части дерева. Чаще всего свилеватость наблюдается у клена, дуба, карельской березы, ореха и др. С этим пороком древесина трудно поддается обработке, зато при изготовлении строганого шпона она высоко ценится, особенно у ореха, клена. Характерны в этом отношении и наплывы - наросты на прикорневой части ствола. Внутренняя заболонь характерна для лиственных пород. Ее участки располагаются в ядровой древесине и имеют цвет заболони. Сплошные или прерывистые кольца двойной заболони состоят из мягкой древесины, что способствует впоследствии растрескиванию пиленого материала. Двойная заболонь встречается у дуба, ясеня и -некоторых других лиственных пород. Для мозаичных работ этот порок очень ценен. В лиственных и хвойных породах иногда встречаются участки, на которых в естественных условиях древесина приобретает другой цвет. Цветовые тона таких участков бывают темнее и светлее основного тона окраски слоев древесины. В лиственных породах получается коричнево-красная окраска, в хвойных - светло-желтая. Прорость - дефект на участке дерева, возникший в результате механических повреждений клетчатки. Такой участок древесины портит внешний вид и затрудняет отделку. Часто в этом месте встречаются грибные пятна и засмолки. Завиток характерен местным искривлением годичных слоев вследствие влияния прорости или сучков ствола. Завитки бывают сквозные и односторонние. Детали, которые должны нести значительную нагрузку, изготовляют из древесины без завитков, снижающих ее прочность. Смоляные кармашки, крень и засмолок характерны для хвойных пород, особенно для ели. Пятнистость выражается в окраске заболони в виде продолговатых прожилок. По цвету они напоминают ядровую ткань древесины. Этот порок-следствие грибных поражений клетчатки. Располагается он в основном на пограничном слое ядра и заболони. Засмолок - это участок древесины, обильно пропитанный смолой. Возникает на месте ранения ствола деревьев хвойных пород. Засмоленные участки выделяются более темной окраской. Древесина в месте порока тяжелее основной. Засмолок снижает ударную вязкость, уменьшает водопроницаемость древесины, затрудняет склеивание и отделку. Рак - это рана на поверхности ствола дерева, возникшая в результате заражения паразитическим грибом и бактериями. На хвойных породах по границам зараженного участка происходит сильное смолотечение. На месте заражения древесина не нарастает, а с противоположной стороны ствола в виду усиленного прироста образуется характерное вздутие (опухоль). Химические окраски характеризует один вид - "химическая окраска" с разновидностями по типам - "продубина" и "желтизна"; по интенсивности цвета - светлая и темная. Грибные поражения. Выделяют 6 видов - грибные ядровые пятна (полосы), плесень, заболонные грибные окраски, побурение, гниль, дупло. Заболонные грибные окраски характеризуются разновидностями по цвету (синева, цветные заболонные пятна), по интенсивности цвета (светлые, темные); по глубине (поверхностные, глубокие, подслойные). Вид - "гниль" имеет разновидности по цвету и структуре пораженной древесины (пестрая ситовая, бурая трещиноватая, белая волокнистая); по типам - заболонная (твердая и мягкая), ядровая и наружная трухлявая. Грибным поражениям древесина подвергается в результате воздействия на нее различного рода гнилей. При этом цветовой тон отдельных участков древесины изменяется. Часто грибные болезни поражают древесину на сплавах леса. При определенных условиях (в частности, при температуре внешней среды 15...25 °С и влажности древесины 30...60 %) грибные споры развиваются особенно интенсивно. На первых стадиях своего развития грибные пятна и полосы не снижают качества древесины, а изменяют лишь окраску определенных участков. На породах со светлой древесиной грибные поражения имеют вид продолговатых полос и колец различных оттенков: серого, фиолетового, красно-бурого, красноватого и др. Начинающему столяру необходимо научиться отличать здоровую древесину от древесины, пораженной настолько, что ее механические свойства не позволяют использовать ее для определенных видов работ (под нагрузкой, в агрессивной среде и т. д.). Древесина, пораженная ядровой гнилью, не годится ни для столярных, ни для наборных мозаичных работ, так как она очень мягкая и хрупкая. Ядровая гниль на первой стадии поражения древесины еще не влияет на ее механические свойства; для мозаистов она известна под названием мраморной гнили лиственных .пород. Заболевшая древесина при этом пронизана белыми и черными линиями с красной окантовкой. Следуя изгибу здоровых волокон, нити мраморной гнили представляют собой красочную картину. Древесина, пораженная мраморной гнилью, всегда будет находкой для мозаиста. Существуют и другие виды ядровой гнили: бурая трещиноватая и пестрая ситовая. Заболонная окраска развивается в срубленной древесине, не снижая ее твердости. В основном это бывает у хвойных пород. Для сосны характерна синева, которая приобретает то сероватый, то зеленоватый оттенок. Этому пороку сопутствуют цветные заболонные пятна с окраской участков древесины в желтый, розовый, фиолетовый, коричневый и оранжевый тона. По интенсивности цвета они бывают разные; глубина проникновения их ограничивается верхними слоями заболони. Мозаисты с успехом используют заболонную окраску древесины без применения дополнительного воздействия на нее химическими препаратами и красителями, несколько вуалирующими текстуру. Побурение, которое считается пороком срубленного дерева и распространяется от периферии к центру в виде пятен разной интенсивности, часто встречается у лиственных пород (осины, березы, бука). Биологические повреждения. Выделяют три вида - червоточина, повреждение древесины паразитными растениями, повреждение птицами. Повреждение древесины паразитными растениями - это отверстия в древесине, пилопродукции или детали, возникающие в результате жизнедеятельности паразитных растений (омела). Нарушают целостность древесины и снижают ее механические свойства. Повреждение птицами - полость в круглых лесоматериалах, возникающая в результате жизнедеятельности птиц. Нарушают целостность круглых материалов, может затруднить их использование по назначению. Увеличивает количество отходов при распиловке и лущении. Червоточина - разрушение древесины личинками и жуками. При очистке древесины от коры хорошо видны следы деятельности насекомых в виде ходов и бороздок различной формы и конфигурации. Червоточина может быть поверхностной, когда жуки проделывают ходы в коре и лубяном слое; глубокой и неглубокой, когда ходы жуков-древесников проникают на несколько сантиметров в глубину или даже пронизывают древесину насквозь. Инородные включения, механические повреждения ни пороки обработки. В данной группе выделяют 32 вида - инородные включения" обугленность, обдир коры, карра, скос пропила, обзол (тупой и острый), закорина, риски, волнистость, ворсистость, мшистость, бахрома, заруб, запил, отщеп, скол, козырек, заусенец, вырыв, задир, выщербины, вмятина, рваный торец, рябь шпона, накол, царапина, выхват, непрофрезеровка, гребешок, прошлифовка, недошлифовка, ожог. Виды - риски, волнистость, мшистость, бахрома, вырыв, рваный торец, выщербины, рябь шпона являются показателями качества обработки, определяют шероховатость поверхности, уменьшают физические размеры материалов и затрудняют отделку, склеивание, облицовывание материалов. Виды - отщеп, скол, задир, выхват, запил, заруб, карра, накол нарушают целостность древесины, ухудшают внешний вид, уменьшают физические размеры материала, при больших размерах снижают механическую прочность материала, затрудняют использование его по назначению. Козырек, заусенец и гребешок являются показателями качества обработки резанием. Непрофрезеровка, недошлифовка, прошлифовка - ухудшают внешний вид, нарушают правильность формы сортимента, требуют дополнительной обработки. Покоробленности. В этой группе выделяют один вид -покоробленности с разновидностями - продольная по пласти (простая и сложная), продольная по кромке, поперечная и крыловатость. Пороки древесины оказывают различное влияние на технические свойства древесины. Влияние порока на качество древесины зависит от его вида и разновидности, размера, расположения в сортименте и назначения сортимента. Поэтому один и тот же порок в одних сортиментах не допускается, в других снижает сортность, а в третьих почти или совершенно не имеет значения.

4. Способы защиты древесины от гниения, возгорания и поражения насекомыми

Сушка древесины. Сушка уменьшает возможность гниения древесины и повышает прочность. Различают естественную и искусственную сушку. Естественная сушка производится на открытом воздухе, под навесами (для защиты от дождя и солнечных лучей) или в закрытых помещениях, с тем чтобы материал принял воздушно-сухое состояние (15... 20%). Искусственная сушка осуществляется в короткие сроки, например в течение нескольких дней или часов. Она полностью исключает возможность заражения грибами и обеспечивает высокое качество древесины. Имеется несколько разновидностей искусственной сушки. Камерная сушка производится в сушилках периодического и непрерывного действия в течение нескольких суток. Также производится сушка древесины в электрическом поле высокой частоты. Более дешевым является способ сушки в жидких средах, в частности в ваннах с .За несколько часов влага в древесине вскипает, превращается в пар с давлением выше атмосферного и удаляется; при этом материал не растрескивается и не коробится. Сушка в петролатуме не дороже камерной сушки,

Существует ряд конструктивных мер для предотвращения загнивания древесины — изоляция ее от грунта, каменной кладки, бетона, устройство проветривания деревянных конструкций, защита от атмосферных осадков лакокрасочными покрытиями или гидроизоляционными материалами. Но эти меры не всегда могут полностью предохранить древесину от увлажнения и возникает необходимость в антисептировании деревянных материалов и изделий. Антисептики — это химические вещества, которые убивают грибы, вызывающие гнили, или создают среду, в которой их жизнедеятельность прекращается. Антисептики должны обладать токсичностью только по отношению к грибам и быть безвредными для людей и животных, не ухудшать качества древесины, по возможности не вызывать коррозию металлических креплений. Антисептики подразделяют на водорастворимые, применяемые только в сухих условиях, главным образом внутри помещений, и нерастворимые в воде, маслянистые, применяемые для антисептирования шпал, столбов, свай . Для борьбы с дереворазрушающими насекомыми используют главным образом химические средства, ядовитые вещества, убивающие насекомых и их личинки. Древесину обрабатывают опрыскиванием, обмазкой, пропиткой, опылением порошками или окуриванием газами. Можно использовать маслянистые и органикорастворимые антисептики, а также специальные инсектициды — хлорофос (диметилтрихлорксиэтилфосфонат), порошок и пасту ДДТ, дуст, а также некоторые газы (хлорпикрин).

Защита древесины от возгорания. Древесина относится к легковозгораемым материалам. Ее возгорание происходит при температуре 260... 290С, а при нагревании выше 350°С она может воспламенится из-за выделяющихся газов, поэтому деревянные конструкции удаляют от источников нагревания; деревянные элементы покрывают штукатуркой или облицовывают несгораемыми материалами (например, асбестоцементными); окрашивают огнезащитными красками или пропитывают специальными веществами — антипиренами. Огнезащитное действие антипиренов основано на том, что при нагревании древесины одни из них образуют оплавленную пленку на поверхности древесины, а другие — выделяют негорючие газы, оттесняющие воздух и выделяемые деревом при нагревании горючие газы от поверхности древесины. В качестве антипиренов применяют буру, хлористый аммоний, фосфорнокислый натрий и аммоний, сернокислый аммоний. Обработка антипиренами производится теми же способами, что и антисептирование.

5.Сортамент лесных материалов: круглые лесоматериалы, пиломатериалы

Лесоматериалы круглые (бревна) строительные из хвойных и лиственных пород представляют собой отрезки стволов деревьев толщиной на верхнем торце не менее 12 см, подтоварник — диаметром 8...11 см, а жерди — 3...7 см. Бревна должны быть очищены от сучьев заподлицо с поверхностью и окорены с полным удалением луба. По назначению бревна подразделяют на строительные и пиловочные.Бревна строительные изготовляют преимущественно из сосны, лиственницы, кедра, реже из ели и дуба. Их используют для несущих конструкций: свай, пролетных строений мостов в гидротехническом строительстве, опор воздушных линий связи и т. п. Длина бревен З...6,5 м с градацией в 0,5 м. В зависимости от качества древесину делят на четыре сорта. В строительстве применяют древесину 2-го и 3-го сортов. Пиловочные бревна стволов хвойных и лиственных пород используют для получения пиломатериалов. Кряжи — обрезки ствола дерева чаще березы, ольхи, осины (диаметром более 200 мм) — используют в производстве фанеры.Пиломатериалы получают продольной распиловкой древесины: на доски толщиной 100 мм и менее при соотношении ширины к толщине более 3; бруски толщиной 100 мм и менее при отношении ширины к толщине 3 и менее; брусья (четырех- и двухкантные) толщиной и шириной более 100 мм. По характеру обработки пиломатериалы делят на обрезные, у которых обе кромки пропилены по всей длине, не обрезные, у которых кромки не пропилены или пропилены меньше, чем на половину длины. Из хвойных пород изготовляют пиломатериалы трех видов: доски, бруски и брусья. Доски производят толщиной 13...40 мм и шириной 80...250 мм; бруски — толщиной 50...100 мм и шириной 80...200 мм; брусья — толщиной 130...250 мм и шириной 130...250 мм. Пиломатериалы из хвойных пород имеют длину до 6,5 м с градацией в 0,25 м. Из лиственных пород пиломатериалы изготовляют длиной 1...6,5 м с градацией в 0,25 м, толщиной 13...75 мм и шириной 80...200 мм. Пиломатериалы для клееных конструкций должны иметь влажность не более 15%, а для пролетных строений мостов и других несущих конструкций — не более 25%.

6. Изделия из древесины. Комплексное использование древесины и отходов деревообработки

Материалы и изделия из древесины разделяют на несколько групп: лесоматериалы, получаемые путем механической обработки дерева; модифицированная древесина, обработанная синтетическими смолами, прессованная, пластифицированная аммиаком и др.; древесные изделия — фанера, столярные плиты, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, древесно-слоистые пластики и др.

Лесоматериалы подразделяются на круглые, пиленые, лущеные, фрезерованные (строганые), колотые и побочные продукты — опилки, стружки, щепа, древесная мука.

Изделия из древесины. Элементы небольшого поперечного сечения—- это плинтусы, галтели, карнизы, пояски, наличники, поручни для лестничных перил, обшивки, раскладки, а также доски и бруски для покрытия полов, паркетные изделия, столярно-строительные.

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ, всестороннее экономически оправданное использование всех полезных компонентов древесины и древесных отходов. Путём химич. переработки древесины получают целлюлозу, бумагу, картон, ткани, сахар, этиловый спирт, кормовые дрожжи, белок, смазочные масла и пр. К числу отходов лесозаготовок относят разл. отходы стволовой древесины, образующиеся на всех фазах лесозаготовит. процесса. Шепа, приготовленная из отходов лесозаготовок, может быть использована для произ-ва нек-рых видов полуфабрикатов в целл.-бум. произ-ве.

7.Основные компоненты и регулирующие добавки для производства полимерных материалов.

В состав полимерных материалов — многокомпонентных систем при изготовлении кроме полимера вводят различные добавки — наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и красители, растворители, отвердители, порообразователи, а также специальные добавки — антипирены, антистатики, антисептики, гидрофобизирующие.

Полимерные связующие вещества. Основные свойства синтетических облицовочных материалов или пластмасс зависят от свойств входящих в их состав полимеров, являющихся связующим веществом. В качестве связующих веществ для изготовления полимерных материалов применяют поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат, полиамид, полипропилен, фенолоальдегидные, эпоксидные инден-кумароновые, фенолоформальдегидные и алкидные полимеры.

Полистирол — твердый прозрачный материал, похожий на стекло, пропускающий 88 — 90 % лучей видимой части спектра. Он бесцветен, лишен запаха, безвреден, горит коптящим пламенем. Полистирол используют для изготовления облицовочных листов и плиток, пленок, теплоизоляционного пенополистирола .

Полиамиды представляют собой твердые роговидные продукты желтого цвета. Они не растворяются в спиртах, углеводородах, но растворяются в кислотах и фенолах. Обладают повышенным водопоглощением, хорошей масло- и бензостойкостью. Недостатки полиамидов — высокая температура плавления, небольшой интервал пластичности, трудная совместимость с пластификаторами и стабилизаторами. Для устранения этих недостатков получают смешанные полиамиды. Полиамиды и их сополимеры используют для изготовления пленочных материалов, лаков и клеев, строительной арматуры, для производства синтетических волокон, из которых изготовляют ворсовые ковры.

Алкидные полимеры. В промышленности строительных материалов из алкидных полимеров наиболее широко распространены глифталевые и пентафталевые. Чистые глифталевые полимеры используют редко из-за хрупкости, малой водостойкости, ограниченной растворимости и несовместимости со многими компонентами лаков. Для улучшения указанных свойств полимер модифицируют, т. е. совмещают с различными маслами — льняным, хлопковым, касторовым. Из модифицированных глифталевых полимеров изготовляют лаки и эмали холодной и горячей сушки, грунтовки и шпатлевки для подготовки внутренних помещений под отделку, а также алкидный линолеум. Пентафталевые полимеры применяют в основном для производства лаков, эмалей, грунтовок и шпатлевок.

8.Классификация и строение полимеров . Определение полимера и виды полимеров: термопластичные и термореактивные

Полимеры (греч. πολύ- — много; μέρος — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико. Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются.^[1] Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.

• Органические полимеры.

• Элементоорганические полимеры. Они содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель — кремнийорганические соединения.

Следует отметить, что в технических материалах часто используют сочетания разных групп полимеров. Это композиционные материалы (например, стеклопластики).

По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвленные (частный случай — звездообразные), ленточные, плоские, гребнеобразные, полимерные сетки и так далее.

Полимеры подразделяют по полярности (влияющей на растворимость в различных жидкостях). Полярность звеньев полимера определяется наличием в их составе диполей — молекул с разобщенным распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных звеньях дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются. Полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью, называют гидрофильными или полярными. Полимеры с неполярными звеньями — неполярными, гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья, называются амфифильными. Гомополимеры, каждое звено которых содержит как полярные, так и неполярные крупные группы, предложено называть амфифильными гомополимерами.

По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.

Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах. Важнейшими из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, из которых в значительной степени состоят тела растений и животных и которые обеспечивают само функционирование жизни на Земле. Считается, что решающим этапом в возникновении жизни на Земле явилось образование из простых органических молекул более сложных — высокомолекулярных