58. Деревні матеріали. Склад і будова деревини. Основні породи та їх властивості.

Деревні будівельні матеріали в основному складаються із деревини, яка застосовується у будівництві для риштувань, опалубки, дверних коробок т а віконних рамок, перемичок та естакад, мостів, зведення будівель, тощо.

Деревина хар-ся шарувато-волокнистою будовою і складається із клітин різної форми, величини та призначення. Так, 90-95% деревини хвойних порід складають трахеїди – витягнуті повздовж стовбура порожнисті клітини довжиною 2...5 мм, які прово­дять воду від коріння до гілок живого дерева. Оболонку клітин утво­рює переважно клітковина або целюлоза - головний компонент несу­чої частини дерев. До складу деревинних кліткових стінок і міжклітковинної речовини входять також лігнін та інші складні органічні сполуки.

Приблизно в центрі стовбура розташована серцевинна трубка діаметром 2...5 мм. Це найбільш слабка частина деревини, здатна до загнивання. Кора захищає дерево від атмосферних та зовні­шніх механічних впливів і складається із двох шарів - зовнішнього -корки, що виконує захисні функції, та внутрішнього - луб'яного, який приймає активну участь в русі живильних речовин в дереві.

На межі між лубом та деревиною розташовується тонкий шар клітин, здатних до ділення й росту, який має назву камбій. Він забез­печує приріст товщини деревини та кори.

Деревину в залежності від макроскопічної будови поділяють на три групи: ядрову, спілодеревну та заболонну. Деревина ядрових порід (сосна, кедр, модрина, дуб, ясен, тополя, в'яз) мають більш темне офарблення центральної частини - ядра і більш світлу перифе­ричної частини - заболоні. Якщо центральна частина деревини має однаковий колір з периферійною і відрізняється лише меншою вологі­стю, вона має назву не ядра, а спілої деревини. До групи спіло-деревних порід належать ялина, ялиця, бук, липа, осина та інші. Спіла деревина, також як і ядро, є більш щільною частиною стовбура, не приймає участі в русі живильних речовин.

Заболонь складається із більш молодих клітин і призначена для руху вологи з розчиненими мінеральними речовинами. Із віком заболонь поступово переходить в ядро або спілу деревину. Для всіх порід деревини характерні серцевинні промені - лінії, що розходяться по радіусам до кори безпосередньо від серцевини або на деякій від­стані від неї. Вони призначені для проведення водневих розчинів жи­вильних речовин в горизонтальному напрямі . Деревина легко розко­люється по серцевинним променям і дає тріщини при усиханні.

За видом породи дерева лісоматеріали поділяються на хвойні (сосна, модрина, ялина, ялиця, кедр) і листяні (дуб, граб, береза, липа, осина, тополя, вільха та інші).

59. Властивості деревини. Вади деревини. Сушіння та захист деревини від гниття та вогню.

Фізико-механічні властивості деревини Дійсна густина деревини коливається в межах 1,49... 1,56 кг/м³. Густину деревини визначають речовини, які складають оболонки кліток. Сер. густина деревини залежить від вологості та пористос­ті породи. Нормал. вологістю деревини приймається 12 %. Повітряно-суха деревина, яка тривалий час перебувала на повіт­рі, має вологість 15... 20 %. Розрізняють гігроскопічну (зв'язану) та вільну вологу деревини. Гігроскопічна волога просочує оболонки клітин і утримується фізико-хімічними зв'язками. Максимальну кіль­кість гігроскопічної вологи, яка може поглинатися деревиною при ви­тримуванні у повітряному середовищі, називають границею гігроскопічності. Границя гігроскопічності залеж. від породи деревини і складає в середньому ЗО %.

На відміну від гігроскопічної вільна волога заповнює канали су­дин та міжклітинний простір, утримується лише фізико-механічними зв'язками з деревиною. Видалення вільної води потребує менших ене­ргетичних витрат, тому й" вплив на властивості деревини менш суттє­вий, ніж гігроскопічної вологи. При висиханні деревини спочатку ви­даляється переважно вільна вода, потім зв'язана - гігроскопічна. При видаленні із деревини гігроскопічної вологи спостерігаєть­ся у с у ш к а, тобто скорочення розмірів лісоматеріалу, а при гігро­скопічному зволоженні деревини стінки клітин потовщуються.

Механічні властивості деревини залежать від кута між направ­ленням діючого зусилля та направленням волокон.

Границя міцності деревини при розтягненні повздовж волокон в стандартних зразках ( вологість 12% ) є порівняно високою. При розриві поперек волокон границя міцності у 10...40 разів менша.Опір розтягненню особливо сильно знижується при наявності сучків та косого шару. Найбільш важливою характерною механічною властивістю де­ревини є міцність при стисканні вздовж волокон. Цей вид наванта­ження є вирішальним для паль, ферм, колон, стінок та інших констру­кцій. Стандартним зразком при випробуванні деревини на стиснення повздовж волокон є прямокутна призма висотою ЗО мм, поперечним перерізом 20><20 мм. При обробці ріжучим інструментом та при стираючій дії важли­вою є твердість деревини. Ця властивість визначається на зразках-кубах методом вдавлювання. Найбільшу твердість (50...90 МПа) ма­ють ясен, бук, дуб, в'яз, модрина.

Гідротехнічні деревинні споруди мають високу довговічність, особливо у річковій воді і дуже змінюються після перебування в річ­ковій воді лише через декілька сот років. Морська ж вода значно ско­ріше погіршує властивості деревини. Механічні властивості лісомате­ріалів погіршуються також під впливом мінеральних кислот і лугів, особливо концентрованих. Корозійна стійкість листяних порід нижча ніж хвойних.

Захист деревини від руйнування може здійснюватись двома способами: конструктивним та хімічним. Конструктивними способа­ми захищають дерев'яні елементи споруд від зволоження, їх ізолюють від фунту, каменю та бетону гідроізоляційними матеріалами, захищають від атмосферних опадів, влаштовують відливи у зовнішніх ві­конних оправ, канали для провітрювання тощо.

Руйнування деревини йде особливо швидко в умовах змінної температури та вологості середовища. Заходи конструктивної профі­лактики малоефективні для відкритих дерев'яних споруд. В цьому ви­падку основним способом є консервування деревини, тобто захист й від руйнування грибами або комахами за допомогою хімічної ( антисептичної) обробки.

Стійкість деревини до руйнування під дією грибів, які виклика­ють утворення гнилі, залежить від породи, щільності, зросту та поло­ження у стовбурі. До високостійких проти гнилі порід належать: кедр, тис, каштан, дуб, карагач. Для підвищення стійкості застосову­ють антисептики - токсичні хімічні сполуки, які надають дере­вині стійкість проти дії грибів та комах.Речовини, котрі підвищують вогнестійкість деревини, називають антипіренами. Захисна дія антипіренів може бути обумов­леною виділенням при нагріванні кристалізаційної води у вигляді па­ри, або інших негорючих газів, які відтискують повітря від поверхні деревини та розбавляють горючі гази.

Вадами деревини є дефекти її будови, пошкодження й інші недоліки, що знижують якість лісоматеріалів. Всі вади деревини поділяються на групи та види: сучки, грибні офарблення й гниль, хі­мічні офарблення, пошкодження комахами, деформації та тріщини, пороки форми стовбура та будови деревини, ненормальні відкладення в деревині, механічні пошкодження, дефекти обробки.

Загнивання деревини полягає в поступовій зміні її кольору, зменшення щільності, зниженні механічної міцності. Гнилля виникає під дією грибів при вологості 25...70 %, температурі повітря від +5 до +25 °С. У воді загнивання не починається тому, що немає доступу ки­сню, необхідного для життєдіяльності грибів. Розвиток грибів припи­няється також при температурі нижче О °С та вище 45 °С.

Деформації та розтріскування - це група вад, що є наслідком зміни форми або порушення цілісності деревини. Вони виникають під дією значних внутрішніх напружень, які утворюються протягом росту дерев, при різкій зміні температури. Тріщини розрізняють мітикові, відлунні та морозні, які утворюються в процесі росту, та тріщини усушки в зрубаних матеріалах. Мітикові тріщини направлені радіально і спостерігаються тільки на торцях. Відлунні тріщини також є вну­трішніми, але вони розташовані по річним шарам перпендикулярно радіусу. На відміну від мітика і відлупу морозні тріщини і тріщини усушки являють собою зовнішні повздовжні розриви, які розповсю­джуються від бокової поверхні в глибину матеріалу по радіальним напрямкам.