Классификация строительных материалов

Кладочные монтажные	Для кладки кирпича, камней, ячеистобетонных блоков
	Для монтажа крупноразмерных изделий
	Выравнивающие - для выравнивания стен и потоков
	Ремонтные - для ремонта бетонных и Железобетонных конструкций
Штукатурные	Санирующие - для ремонта бетонных и Железобетонных конструкций в местах повышенной солевой агрессии
	Защитно-отделочные - для устройства внутренней и наружной декоративной отделки зданий
	Водоотталкивающие - для применения в местах повышенной влажности
Шпатлевочные	Для заделки раковин и неровностей на основаниях
Грунтовочные	Для улучшения сцепления слоев, наносимых на основания
Клеевые	Для укладки облицовочной плитки, приклеивания теплоизоляционных материалов и армирующих сеток в легких штукатурных теплоизоляционных системах
Затирочные	Для затирки швов между облицовочными плитками
Гидроизоляционные	Для устройства гидроизоляции цоколей, подвалов, фундаментов, бассейнов и т.п.
Теплоизоляционные	Для устройства слоев теплоизоляции в ограждающих конструкциях
Окрасочные	Для внутренней и наружно отделки зданий
Самонивелирующиеся	Для устройства стяжек оснований и полов

Основными компонентами сухих строительных смесей являются вяжущие, наполнители и добавки. В качестве вяжущих в смесях используют портландцемент (обычный, белый или цветной), известь-пушонку, гипс.

Наполнителями служат кварцевый или полиминеральный песок определенного фракционного состава; песок обязательно должен быть чистым, не содержать органических и других примесей.

34. Керамика. Понятие и ее классификация

Керамическими называют материалы и изделия, изготовляемые формованием и обжигом глин. "Керамос"- на древнегреческом языке означало гончарную глину, а также изделия из обожженной глины.

Большая прочность, значительная долговечность, декоративность многих видов керамики, а также распространенность в природе сырьевых материалов обусловили широкое применение керамических материалов и изделий в строительстве.

Керамические изделия по плотности можно условно разделить на две основные группы: пористые и плотные.

Пористые керамические изделия впитывают более 5% по весу воды. В среднем водопоглощение пористых изделий составляет 8 - 20% по весу или 15 - 35% по объему.

Плотные изделия характеризуются водопоглощением менее 5%. Чаще всего оно составляет 2 - 4% по весу или 4 - 8% по объему.

По назначению в строительстве различают следующие группы керамических материалов и изделий:

- стеновые материалы (кирпич глиняный обыкновенный, пустотелый и легкий, камни керамические пустотелые);

- кровельные материалы и материалы для перекрытий (черепица, керамические пустотелые изделия);

- облицовочные материалы для наружной и внутренней облицовки (кирпич и камни лицевые, плиты керамические фасадные, малогабаритные плитки);

- материалы для полов (плитки);

- материалы специального назначения (дорожные, санитарно-строительные, химически стойкие, материалы для подземных коммуникаций, в частности трубы, теплоизоляционные, огнеупорные и др.);

- заполнители для легких бетонов (керамзит, аглопорит).

35. Сырье для изготовления керамики и требования к нему

Сырьевыми материалами для производства керамических изделий являются каолины и глины, применяемые в чистом виде, а чаще - в смеси с добавками (отощающими, порообразующими, плавнями, пластификаторами и др.). Под каолинами и глинами понимают природные водные алюмосиликаты с различными примесями, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камнеподобное состояние теплоизоляционных изделий, строительного кирпича и камней.

Каолины содержат значительное количество частиц меньше 0,01 мм; после обжига сохраняют белый цвет.

Глины более разнообразны по минеральному составу, они больше загрязнены минеральными и органическими примесями.

Наиболее важными свойствами глин являются пластичность, воздушная усадка (дообжиговые свойства), огнеупорность, спекание и огневая усадка (обжиговые свойства).

Пластичность глин - способность глиняного теста изменять форму без разрыва и нарушения сплошности под действием внешних усилий и сохранять приданную форму после прекращения их действия. Пластичными свойствами каждая глина обладает в определенном диапазоне влажности. Пластичность зависит от вида и количества глинообразующих минералов в глине.

Воздушная усадка - уменьшение объема образца при его сушке. При затворении глин водой происходит набухание, т.е. увеличение объема. Удаление из глин воды сопровождается воздушной усадкой в результате действия капиллярных сил. Величина относительной воздушной усадки может быть 2 ... 10 % и более. Наибольшей усадкой обладают монтмориллонитовые глины, наименьшей - каолинитовые.

Огнеупорность - способность глин, не расплавляясь, выдерживать действие высоких температур. По огнеупорности глины делят на три класса: огнеупорные - с огнеупорностью выше 1580 °С, тугоплавкие - 1580 ... 1350, легкоплавкие - ниже 1350 °С.

Способность глин при обжиге уплотняться с образованием камнеподобного материала называется спекаемостью. В процессе спекания масса уплотняется, вследствие чего происходит огневая усадка, которая у глин колеблется от 2 до 8 %.

По зерновому составу глины характеризуются значительным содержанием глинистого вещества (частиц мельче 0,005 мм) и делятся на высокодисперсные, дисперсные и губкодисперсные.

Отощающие материалы

Отощающие добавки вводятся в состав керамической массы для понижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. В качестве отощающнх добавок используют шамот, дегидратированную глину, песок, золу ТЭС, гранулированный шлак.

Шамот - зернистый керамический материал (с зернами 0,14-2 мм), получаемый измельчением глины, предварительно обожженной при той же температуре, при которой обжигаются изделия. Его можно получить, измельчая отходы обожженного кирпича. Шамот улучшает сушильные и обжиговые свойства глин, поэтому его применяют для получения высококачественных изделий - лицевого кирпича, огнеупоров и т.д.

Дегидратированная глина при температуре 700- 750 °С, добавляемая в количестве 30-50 %, улучшает сушильные свойства сырца и внешний вид кирпича.

Песок (с зернами 0,5-2 мм) добавляют в количестве 10-25%.

Гранулированный доменный шлак (с зернами до 2 мм)-эффективный отощитель глин при производстве кирпича. Роль отощителей выполняют также золы ТЭС и выгорающие добавки.

Порообразующие и пластифицирующие добавки

Порообразующие материалы вводят в сырьевую массу для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью. Для этого используют вещества, которые при обжиге диссоциируют с выделением газа, например СО2 (молотые мел, доломит), или выгорают.

Выгорающие добавки: древесные опилки, измельченный бурый уголь, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС и лигнин не только повышают пористость стеновых керамических изделий, но также способствуют равномерному спеканию керамического черепка.

Пластифицирующими добавками являются высокопластичные глины, бентониты, а также поверхностно-активные вещества - сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) и др.

Плавни, глазури и ангобы

Плавни добавляют в глину в тех случаях, когда необходимо понизить температуру ее спекания. К ним относят: полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк и т.п.

Для придания декоративного вида и стойкости к внешним воздействиям поверхность некоторых керамических изделий покрывают глазурью или ангобом. Глазури - это стекла, которые могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими), различного цвета. Главными сырьевыми компонентами глазури являются: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочно-земельных металлов, оксиды свинца, борная кислота, бура и др. Ангоб приготовляют из белой или цветной глины и наносят тонким слоем на поверхность еще не обоженного изделия. При обжиге ангоб не плавится, поэтому цветная поверхность получается матовой. Ангоб по своим свойствам должен быть близок к основному черепку.

36. Свойства строительной керамики

Пористость керамического черепка обычно составляет 10-40%, она возрастает при введении в керамическую массу порообразующих добавок. Стремясь снизить плотность и теплопроводность, прибегают к созданию пустот в кирпиче и керамических камнях.

Водопоглощение характеризует пористость керамического черепка. Пористые керамические изделия имеют водопоглощение 6-20 % по массе, т.е. 12-40 % по объему. Водопоглощение плотных изделий гораздо меньше: 1-5 % по массе (2-10 % по объему).

Теплопроводность абсолютно плотного керамического черепка большая-1,16 Вт/(м °С). Воздушные поры и пустоты, создаваемые в керамических изделиях, снижают плотность и значительно уменьшают теплопроводность, так, например, снижение плотности стеновых керамических изделий с 1800 до 700 кг/м3 понижает их теплопроводность с 0,8 до 0,21 Вт/(м °С).

Прочность зависит от фазового состава керамического черепка, пористости и наличия трещин. Марка стенового керамического изделия (кирпича и др.) по прочности обозначает предел прочности при сжатии, однако при установлении марки кирпича наряду с прочностью при сжатии учитывают показатель прочности при изгибе, поскольку кирпич в кладке подвергается изгибу.

Морозостойкость. Марка по морозостойкости обозначает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживает керамическое изделие в насыщенном водой состоянии без признаков видимых повреждений (расслоение, шелушение, растрескивание, выкрашнвание). Керамические изделия имеют марки по морозостойкости: 15, 25, 35, 50, 75, 100 в зависимости от своей структуры.

Паропроницаемость стеновых керамических изделий способствует вентиляции помещений. Малая паропроницаемость нередко служит причиной отпотевання внутренней поверхности стен помещений с повышенной влажностью воздуха. Неодинаковая паропроницаемость слоев, из которых состоит наружная стена, вызывает накопление влаги.

37. Виды изделий из керамики. Стеновая керамика

К стеновым керамическим материалам относятся: кирпич обыкновенный, кирпич утолщенный, кирпич модульных размеров, камни, стеновые блоки и панели. К этим материалам предъявляются требования в отношении прочности, средней плотности, теплопроводности, морозостойкости и водостойкости.

В качестве сырья для изготовления кирпича применяют легкоплавкие глины, имеющие в своем составе до 75 % кремнезема, и суглинки с отощающими добавками или без них. Производство керамического кирпича осуществляется двумя способами - пластическим и полусухим. Кирпич должен быть нормально обожжен.

Недожженный кирпич (алого цвета) имеет недостаточную прочность и долговечность, а пережженный (железняк) - повышенную массу, прочность и сравнительно высокую теплопроводность и часто искаженную форму.

Кирпич керамический должен соответствовать требованиям ГОСТ по внешнему виду, прочности, плотности, морозостойкости и водопоглощению.

Кирпич керамический применяется для кладки внутренних и наружных стен, столбов, сводов и других частей зданий, изготовления стеновых блоков и панелей, а также для кладки печей и дымовых труб лишь в тех зонах, где температура не превышает температуры обжига кирпича.

Пустотелые камни. Их изготовляют так же, как и керамический кирпич, способом пластического формования. Пустотелые камни имеют следующие размеры; мм: длина - 250 и 288; ширина - 120, 138, 200 и 250; толщина - 138, 120, 80. Средняя плотность этих камней, высушенных до постоянной массы, 1300 ... 1400 кг/м3.

38. Применение керамики. Облицовочные изделия для наружной и внутренней отделки

Облицовочные керамические материалы применяют для наружной и внутренней отделки зданий различного назначения.

При наружной отделке отделывают фасады зданий. Керамические изделия для облицовки фасадов подразделяют на кирпич и камни лицевые, мелкие плитки, крупногабаритные плиты, ковровую керамику и фасонные детали для устройства карнизов, сливов, поясков, сандриков, тяг и т.д. Фасадные керамические изделия укладывают одновременно с кладкой стен.

Кирпич и камни керамические лицевые. Они отличаются точностью геометрических размеров и однородностью цвета. Для изготовления этих изделий применяют высококачественные глины. При подготовке сырьевой смеси к глинам добавляют отощающие добавки, а иногда специальные красители. Лицевой кирпич и камни изготовляют сплошными и пустотелыми, лицевую поверхность выполняют гладкой или рельефной. Для придания необходимого цвета их лицевые поверхности иногда покрывают глазурью или ангобом.

Кирпич и камни керамические лицевые подразделяют на рядовые и профильные. Рядовые изделия применяют для облицовки гладких поверхностей стен, а профильные - для кладки карнизов, сандриков, тяг, поясков и др. Облицовочный кирпич имеет те же размеры, что и керамический, т.е. 250х120х65 мм, лицевые камни - 250х120х138 мм. Эти изделия выпускают марок 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, водопоглощением 6 %, морозостойкостью не менее 25.

Плиты и плитки фасадные. Плиты фасадные керамические применяют так же, как и лицевые кирпичи и камни, для повышения долговечности наружных стен и придания им красивого внешнего вида.

Фасадные малогабаритные плиты. Наряду с крупногабаритными облицовочными керамическими плитами выпускают легкие облицовочные цветные и глазурованные плитки размерами от 46 х 21 до 296 х 102 мм, толщиной 4 ... 10 мм. Их применяют в крупнопанельном домостроении для отделки наружных поверхностей стеновых панелей, а также для облицовки цоколей различного назначения.

Ковровая керамика. Ковровая керамика представляет собой мелкоразмерные плитки различного цвета, глазурованные и неглазурованные. Эти плитки непосредственно на заводах набирают в ковры и наклеивают на бумажную основу. Для лучшего сцепления с раствором или бетоном тыльную сторону плиток делают рифленой. Применяют для облицовки крупных панелей и блоков в блочном и панельном домостроении, а также для облицовки стен вестибюлей и лестничных клеток зданий различного назначения.

Керамические изделия для внутренней отделки зданий. В зависимости от применяемого сырья их делят на майоликовые и фаянсовые. Фаянсовые плитки изготовляют из тугоплавких глин с добавкой кварцевого песка и плавней, веществ, понижающих температуру плавления, полевого шпата и известняка или мела. Они имеют белый или слабоокрашенный цвет. Лицевую поверхность их покрывают белой или цветной глазурью. Тыльную сторону плиток для лучшего сцепления с раствором делают рифленой. Майоликовые облицовочные плитки для внутренней облицовки изготовляют из легкоплавких глин с добавкой 20 % мела.

Плитки керамические для полов широко применяют в гражданском строительстве для устройства полов в помещениях с влажным режимом эксплуатации и повышенной интенсивностью движения (в санитарных узлах; кухнях, вестибюлях, коридорах, на предприятиях химической промышленности и т.д.). Полы из керамических плиток долговечны, гигиеничны, хорошо сопротивляются истиранию, легко моются. Отрицательным качеством этих полов является их высокая теплопроводность.

39. Стекло и сырье для его получения

Основным сырьем для изготовления стекла являются кварцевый песок, известняк, сода и сульфат натрия. Высококачественные стекольные белые пески содержат немного примесей, в частности оксида железа, придающего стеклу зеленоватую окраску. В стекольную шихту вводят соду, сульфат натрия, поташ, которые понижают температуру варки стекла и ускоряют процесс стекло-образования. При варке смеси чистого песка Si0₂ и соды Na₂C0₃ образуется полупрозрачная стеклообразная масса Na₂Si0₃, растворяющаяся в воде («растворимое стекло»). Благодаря введению в шихту СаО в виде известняка СаС0₃ или доломита стекло становится нерастворимым в воде.

Варка строительного силикатного стекла производится в стекловаренных печах при температуре до 1500 °С. В процессе стекловарения, начиная с температур 800- 900°С протекает стадия силикатообразования. К концу следующей стадии стеклообразования (1150 -1200 °С) масса становится прозрачной, но в ней еще содержится много газовых пузырей. Дегазация заканчивается при 1400-1500 °С; к ее концу стекломасса освобождается от газовых включений, свилей и становится однородной. Для достижения необходимой для формования рабочей вязкости температуру массы снижают на 200-300 °С. Вязкость стекломассы зависит от химического состава: оксиды Si0₂, А1₂0₃, Zr0₂ повышают вязкость, Na₂0, СаО, Li₂0, наоборот, понижают ее.

Переход от жидкого состояния в стеклообразное является обратимым. При длительном нахождении на воздухе и нагревании некоторых стекол обычная для них аморфная структура может переходить в кристаллическую; это явление называют расстекловыванием («заруха-нием»).

Строительное силикатное стекло имеет следующий примерный химический состав, %, по массе: Si0₂ 71 - 73; Na₂0 13- 15; СаО 8-10,5; MgO 1- 4; А1₂0₃ 0,5 - 1; Fe₂0₃ 0,1; К₂0 до 1; S0₃ 0,3 - 0,7.

В процессе изготовления в стекло вводят соединения, придающие ему специальные свойства. Глинозем А1₂0₃, вводимый в шихту в виде каолина и полевого шпата, повышает механическую прочность, а также термическую и химическую стойкость стекла. При замене части диоксида кремния борным ангидридом В₂0₃ повышается скорость стекловарения, улучшается осветление и уменьшается склонность к кристаллизации. Оксид свинца Р_ЬО, повышает показатель светопреломления. Оксид цинка ZnO понижает температурный коэффициент линейного расширения стекла, благодаря чему повышается его термическая стойкость.

Вспомогательные сырьевые материалы делят по своему назначению на следующие группы: осветлители - вещества, способствующие удалению из стекломассы газовых пузырей (сульфат натрия, плавиковый шпат); обесцвечиватели - вещества, обесцвечивающие стекольную массу; глушители- вещества, делающие стекло непрозрачным.

40. Применение стекла. Листовые светопрозрачные изделия и конструкции

Листовое стекло - основной вид стекла, светопрозрачных строительных конструкций, средств транспорта, мебели, а также для изготовления стекол с покрытиями, зеркал, закаленных и многослойных стекол и других изделий строительного, технического и бытового назначения, производится по ГОСТ 111 -2001. Данный стандарт не распространяется на стекло армированное, узорчатое, окрашенное в массе, стекло с покрытием и другие виды листовых стекол со специальными свойствами.

Наряду с обычными видами промышленностью вырабатываются специальные виды листового стекла: теплопоглощающее, увиолевое, армированное, закаленное, архитектурно-строительное и др.

Листовое оконное стекло вырабатывают трех сортов и в зависимости от толщины - шести размеров (марок): 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм. Ширина листов стекла 250- 1600 мм, длина 250- 2200 мм. Масса 1 м² стекла 2-5 кг.

Листы стекла должны быть бесцветными, допускается лишь слабый голубоватый или зеленоватый оттенки. Светопропускание стекла должно быть не менее 87 %. С увеличением толщины стекла несколько снижается светопропускание. Сорт листового стекла определяется наличием дефектов, к которым относятся: полосность - неровности на поверхности; свиль - узкие нитевидные полоски; пузыри - газовые включения и др.

41. Отделочные материалы на основе стекла

Пустотелые стеклянные блоки обладают хорошей светорассеивающей способностью, а выполненные из них световые проемы и перегородки имеют хорошие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства. Блоки состоят из двух отпресованных половинок, которые свариваются между собой. Наиболее распространенные виды стеклянных блоков имеют на внутренней стороне рифления, придающие блокам светорассеивающую способность. Светопропускание не менее 65%. светорассеивание около 25%, теплопроводность 0,4 Вт/ (м°С).

Помимо обычных блоков изготавливают цветные, двухкамерные (теплозащитные) и светонаправленные блоки.

Стеклобетонные конструкции представляют собой бетонную обойму, внутри которой на растворе уложены стеклянные блоки. Эти конструкции несгораемы и препятствуют распространению огня. В промышленном строительстве стеклянные блоки применяют для устройства окон. В жилых и общественных зданиях пустотелые стеклянные блоки используют для заполнения наружных световых проемов, остекления лестничных клеток, а также для устройства светопрозрачных перекрытий и перегородок.

Стеклопакеты состоят из двух или трех листов стекла, между которыми образуется герметически замкнутая воздушная полость. Стеклопакетное остекление обладает хорошей тепло- и звукозащитной способностью, оно не запотевает и не нуждается в протирке внутренних поверхностей. В зависимости от назначения стеклопакеты могут быть выполнены с применением оконного, закаленного, отражающего или других видов стекла.

Стеклянные трубы в ряде случаев (например, в условиях химической агрессии) могут оказаться эффективнее металлических. Они обладают высокой химической стойкостью, гладкой поверхностью, прозрачны и гигиеничны. Основными недостатками стеклянных труб следует считать их хрупкость, т. е. слабое сопротивление изгибу и ударам, а также невысокую термостойкость (около 40 °С).

Панели из профильного стекла (стеклопрофилит). Эти изделия имеют каробчатый, тавровый, ребристый, швеллерный, полукруглый профили и используются для монтажа светопропускающих стен, перегородок, покрытий, а также для остекления фонарей промышленных зданий. Элементами коробчатого профиля можно заполнять световые проемы высотой до 4,8 м. Ширина швеллерного стеклопрофилита 250-500 мм, коробчатого 250-300 мм.

Стеклопрофилит изготовляют армированным и неармированным, бесцветным и цветным.

42. Древесина. Породы, применяемые в строительстве. Строение и состав древесины

Макроструктура древесины

Древесиной называют освобожденную от коры ткань волокон, которая содержится в стволе дерева. Ствол дерева состоит из клеток, имеющих разное назначение в растущем дереве, а следовательно, разную форму и величину. Макроструктуру ствола (видимую невооруженным глазом или через лупу) можно рассмотреть на трех основных разрезах.

На торцевом срезе видна кора, камбий и древесина.

Кора состоит из наружной кожицы, пробкового слоя под ней и внутреннего слоя - луба. Под слоем луба у растущего дерева находится тонкий камбиальный слой, состоящий из живых клеток, размножающихся делением. Древесина состоит из вытянутых веретенообразных клеток - ячеек, стенки которых состоят в основном из целлюлозы. Эти пустотелые ячейки образуют волокна, воспринимающие механические нагрузки. Вначале в листьях дерева из атмосферного углекислого газа и воды под действием солнечного света образуется глюкоза, хорошо растворяющаяся в воде. В растворенном виде глюкоза по внутренним каналам дерева поступает к растущим клеткам камбия. В стенке клетки молекулы глюкозы соединяются своими концами между собой:

- ОН + НО-* - О - + Н₂О.

В результате происходящей реакции поликонденсацин образуются кислородная связь (-О-) и молекула воды, уходящая в сок дерева. Кислородная связь объединяет кольца глюкозы в макромолекуле целлюлозы, состоящей из нескольких сотен глюкозных ячеек.

Следовательно, целлюлоза является природным линейным полимером, нитевидные цепи которого жестко связаны (сшиты) гидроксильными связями. Это объясняет отсутствие у древесины области высокоэластичного состояния, возникающего при нагревании многих линейных полимеров. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола в значительно большем объеме клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью. Поэтому древесина ствола состоит из ряда концентрических годовых колец. В свою очередь каждое годовое кольцо включает внутренний слой ранней (или весенней) древесины и внешний слой поздней (или летней) древесины

Строение древесины

а - срез торцевой: 1 - кора; 2 - луб; 3- камбий; 4-заболонь: 5-ядро; 6 - сердцевина; 7 - годовые слои; 8 - сердцевинные лучи; 6--- срез тангенциальный; в - то же, радиальный

Сердцевина-рыхлая первичная ткань, которая состоит из тонкостенных клеток, имеет малую прочность и легко загнивает. Поэтому сердцевина не допускается в тонких досках и брусках, предназначенных для растянутых и изгибаемых элементов конструкций. Нежелательна сердцевина и в столярных изделиях, так как она постепенно выкрашивается.

Ядро, или спелая древесина - внутренняя часть ствола дерева, состоящая из омертвевших клеток. Ядро выделяется темным цветом, так как стенки клеток древесины ядра постепенно изменяют свой состав: у хвойных пород они пропитываются смолой, а у лиственных - дубильными веществами. Движение влаги по этим клеткам прекращается, поэтому древесина ядровой части ствола обладает большей прочностью и стойкостью к загниванию по сравнению с древесиной заболони.

Заболонь состоит из колец более молодой древесины, окружающих ядро (или спелую древесину). По живым клеткам заболони растущего дерева перемещается влага с растворенными в ней питательными веществами. Древесина заболони имеет большую влажность, легко загнивает, вследствие значительной усушки усиливает коробление пиломатериалов.

Древесные породы делят на:

1) ядровые, имеющие ядро и заболонь (дуб, ясень, платан, сосна, лиственница, кедр и др.);

2) спелодревесные, имеющие спелую древесину (она не отличается по цвету от заболони) и заболонь (ель, пихта, осина, бук и др.);

3) заболонные, у которых отсутствует ядро и нельзя заметить существенного различия между центральной и наружной частями древесины ствола (береза, клен, ольха, липа).

Хвойные породы

Сосна - ядровая порода, ядро у нее обычно буро-красного цвета, а заболонь желтого. Древесина сосны мягкая (плотность 470-540 кг/м³) и прочная, легко обрабатывается. Так называемая «рудовая» сосна, растущая на возвышенных местах, песчаных и супесчаных почвах имеет мелкослойную плотную смолистую древесину. У «мяндовой» сосны, растущей на низменных глинистых почвах, древесина крупнослойная, рыхлая, с широкой заболонью и поэтому хуже, чем у «рудовой» сосны.

Ель применяют в строительстве наравне с сосной, хотя по качеству она уступает сосне. Ель имеет спелую древесину белого цвета с желтым оттенком, менее смолистую и более легкую, чем у сосны (плотность 440- 500 кг/м³). Вследствие большого количества твердых сучков ель трудно обрабатывать.

Лиственница имеет ядро красновато-бурого цвета, ее заболонь узкая и по окраске резко отличается от ядра. Древесина лиственницы плотная (плотность 630- 790 кг/м³), твердая и прочная, менее подвержена гниению, чем древесина сосны. Поэтому лиственница особенно ценится в гидротехническом строительстве и мостостроении; из нее изготовляют шпалы, рудничные стойки.

Кедр имеет мягкую и легкую древесину, ее механические свойства ниже, чем сосны. Применяют в виде круглого леса и пиломатериалов, для столярных изделий и отделки мебели - в виде декоративной фанеры.

Пихта по древесине схожа с елью, но не имеет смоляных ходов. Легко загнивает, поэтому ее не применяют во влажных условиях эксплуатации.

Лиственные породы

Дуб имеет плотную (около 720 кг/м³), очень прочную и твердую древесину. Ядро темно-бурого цвета, резко отличается от желтоватой заболони. Многочисленные крупные сердцевинные лучи видны на всех разрезах и придают древесине дуба своеобразную текстуру. Дуб применяют в ответственных конструкциях (шпонки, нагели и т. п.) в гидротехнических сооружениях, мостостроении. Дубовый паркет, мебель, столярные изделия, ножевая фанера для столярно- отделочных работ - характерные области применения дуба. Особенно ценится мореный дуб черного или темно-серого цвета.

Ясень имеет тяжелую (660-740 кг/м³), гибкую и вязкую, но менее прочную древесину, чем древесина дуба. Благодаря красивой текстуре ценится в мебельном производстве и столярно-отделочных работах.

Ильмовые породы (ильм, вяз, карагач) имеют прочную, твердую и гибкую древесину. Большей частью их используют в столярном производстве для изготовления мебели и строганной фанеры.

Береза - заболонная порода, распространенная в наших лесах, имеет тяжелую (около 650 кг/м⁸) древесину, которая относительно легко загнивает в сырых и плохо вентилируемых местах. В больших количествах березу используют для изготовления фанеры, в качестве столярных изделий и отделочных материалов (ее легко имитировать под ценные породы). Для отделочных работ особую ценность представляет карельская береза со своеобразной извилистой и узловатой текстурой.

Бук - спелодревесная порода, ее древесина (белая красноватым оттенком) тяжелая (около 650 кг/м³) твердая, легко раскалывается. Древесина бука, как древесина березы, относительно легко загнивает. При меняют для производства паркета, мебели, фанеры.

Граб имеет древесину, похожую на буковую, но более тяжелую. Используют для тех же целей, что и бук.

Осина - заболонная порода, широко распространенная в наших лесах. Ее древесина - с зеленым оттенком, легкая (420-500 кг/м³), мягкая, склонная к загниванию, служит исходным сырьем для изготовления фанеры, древесных плит.

Ольха - заболонная порода с мягкой древесиной склонной к загниванию. Используют в основном так, как и березу.

Липа - спелодревесная мягкая порода, предназначаемая для изготовления фанеры, мебели, тары.

43. Свойства и пороки древесины

Истинная плотность древесины определяется совокупностью веществ, слагающих оболочку клеток. Так как клетки имеют схожее строение для всех пород, то истинная плотность древесины колеблется в пределах от 1490 до 1560 кг/м³.

Средняя плотность зависит от влажности и пористости породы. Значение средней плотности указывается применительно к нормальной 12%-ной влажности.

Влажность древесины существенно влияет на ее физико-механические свойства и в ряде случаев определяет ее пригодность. Вода в древесине может находиться в трех видах: в свободном состоянии, гигроскопическом и химически связанном. Свободная, или капиллярная, вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточное пространство; гигроскопическая вода находится в стенках клеток и химически связанная вода входит в химический состав веществ. По степени влажности древесину подразделяют на мокрую, свежесрубленную, воздушносухую, комнатносухую и абсолютно сухую. Мокрая имеет влажность свыше 100%, свежесрубленная - 35% и выше, воздушносухая - 15-20% , комнатносухая - 8-12% и абсолютно сухая - 0%.

За стандартную влажность условно принята влажность, равная 12%.

Гигроскопичностью называют способность древесины поглощать из воздуха парообразную воду. Противоположная характеристика гигроскопичности - влагоотдача - способность древесины отдавать воду в окружающую среду. Гигроскопичность и влагоотдача зависят от температуры и относительной влажности воздуха. Состояние древесины, когда в ней содержится только гигроскопическая вода и отсутствует капиллярная, называется точкой насыщения волокон, или пределом гигроскопичности. Для разных пород деревьев она составляет 25-35%.

Усушкой называют уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Усушка не происходит при испарении свободной и начинается только при удалении гигроскопической воды. Усушка древесины в различных направлениях неодинакова. Вдоль волокон она составляет 0,1-0,3%, в радиальном направлении - 3-6 и в тангенциальном - 7-12%. Объемная усушка, выражаемая коэффициентом объемной усушки, составляет 0,2-0,75%.

Набуханием называют способность древесины увеличивать свои размеры при поглощении воды. Набухание вдоль волокон составляет 0,1-0,8%, в радиальном направлении - 3-5%, в тангенциальном - 6-12%. Усушка приводит к появлению щелей между деревянными элементами, образованию трещин.

Свойства древесины по разному изменять свои размеры при усушке и набухании приводит к короблению.

Теплопроводность древесины составляет 0,16-0,3 Вт/(м·°С). Вдоль волокон она в 1,8 раза выше, чем поперек.

Звукопроводность древесины вдоль волокон в 16 и поперек волокон в 3-4 раза выше звукопроводности воздуха. Вдоль волокон она составляет 5000, поперек волокон в радиальном направлении - 1450 и в тангенциальном - 850 м/с.

Важнейшей характеристикой древесины является прочность.

Показатели прочности древесины должны быть пересчитаны на влажность 12% (в случае необходимости - на влажность 15%). Прочность древесины понижается, когда ее влажность возрастает от 0 до 30 % (до предела гигроскопичности), при этом в интервале влажности 8-20 % понижение прочности прямо пропорционально приросту влажности

R₁₂ = R_w (1 + a(W-12))

где R_w - предел прочности образца с влажностью W в момент испытания; R₁₂- то же, при влажности 12%; а - коэффициент снижения прочности древесины при увеличении ее влажности на 1 %.

Прочность древесины характеризуется пределами ее прочности при сжатии, растяжении, статическом изгибе, скалывании. Кроме того, могут определяться условный предел прочности при местном смятии и предел прочности при перерезании поперек волокон.

Пороки древесины

Сучки и трещины

Сучки - части ветвей, заключенные в древесине. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон и затрудняют механическую обработку. По состоянию древесины различают сучки здоровые, загнившие, гнилые и табачные. По степени срастания сучки могут быть сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся и выпадающие несросшиеся. По взаимному расположению выделяют три разновидности сучков: разбросанные, групповые и разветвленные.

Трещины представляют собой разрывы древесины вдоль волокон. Они нарушают целостность лесоматериалов, снижают их механическую прочность и долговечность.

Метиковые трещины - это радиально направленные трещины в ядре или заболони, отходящие от сердцевины. Они возникают в растущем дереве и увеличиваются в срубленном дереве при его высыхании. Простые метиковые трещины состоят из одной или двух трещин, расположенных на обоих торцах бревна в одной плоскости. Сложные метиковые трещины состоят из одной или нескольких трещин, расположенных на торцах бревна в разных плоскостях.

Морозные трещины образующиеся в растущем дереве, направлены радиально, проходят из заболони в ядро и имеют значительную протяженность по длине ствола дерева.

Трещины усушки, возникающие в срубленном дереве по мере его высыхания, тоже направлены по радиусу торцового среза. Они отличаются от метиковых и морозных трещин меньшей глубиной и протяженностью (не более 1 м).

Отлупные трещины проходят между годичными слоями, возникая в растущем дереве, увеличиваются в срубленном дереве при его высушивании.

Пороки формы ствола

Сбежистость - это уменьшение диаметра круглых лесоматериалов от толстого к тонкому концу, превышающее нормальный сбег, равный 1 см на 1 м длины бревна. Сбежистость увеличивает отходы при распиловке и лущении бревен, обусловливает появление радиального наклона волокон в пиломатериалах и шпоне, а следовательно, и снижение прочности этих материалов.

Закомелистость проявляется в виде резкого увеличения комлевой (нижней) части ствола дерева. Различают округлую и ребристую закомелистость со звездчато-лопастной формой поперечного сечения бревна.

Нарост- резкое местное утолщение ствола, имеющее различную форму и размеры.

Кривизна - искривление продольной оси бревен, обусловленное кривизной ствола дерева. Бывает простая и сложная кривизна характеризующаяся несколькими изгибами.

Пороки строения древесины

Наклон волокон - непараллельность волокон древесины продольной оси изделий (бревен, досок, брусьев и т. п.). Наклон увеличивает прочность древесины при раскалывании, но затрудняет ее механическую обработку и снижает прочность пиломатериалов при растяжении и изгибе вследствие перерезания волокон древесины.

Крень - ненормальное утолщение поздней древесины в годовых слоях; свойственно наклонно стоящим и искривленным деревьям.

Свилеватость - волнистое или беспорядочное расположение волокон древесины, чаще встречающееся у лиственных пород, преимущественно в комлевой части ствола.

Завиток - местное резкое искривление годовых слоев под влиянием сучков и проростей.

Сердцевина - узкая центральная часть ствола, состоящая из рыхлой древесной ткани; попадая в деревянные изделия, усиливает их растрескивание. Двойная сердцевина в виде двух сердцевин со своими системами годовых слоев увеличивает отходы при обработке древесины, усиливает ее растрескивание.

Пасынок - отмершая вторая вершина или толстый сук, пронизывающие ствол под острым углом к его продольной оси. Ухудшает однородность и механические свойства древесины.

Водослой - это участки ядра или заболони с ненормальной темной окраской, возникающие в растущем дереве вследствие повышенной влажности этих участков. Этот порок нередко является причиной растрескивания и гниения древесины, снижения ударной вязкости при изгибе.

Прорость в виде обросшего древесиной участка поверхности ствола с омертвевшими тканями и отходящая от него радиальная трещина возникает в растущем дереве при зарастании повреждений.

Рак - рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева вследствие жизнедеятельности грибков и бактерий. Сухобокость возникает в местах повреждений (заруба, ожога, ушиба и т. п.); представляет собой омертвевший участок ствола.

Засмолок -участок древесины, обильно пропитанный смолой; присущ только хвойным породам. Он снижает ударную вязкость и водопроницаемость, затрудняет отделку - лакировку, окраску. Смоляной кармашек в виде полоски, заполненной смолой, встречается у хвойных пород, чаще всего у ели. Препятствует лицевой отделке и склейке древесины.

Химические окраски и грибные поражения

Неестественные окраски возникают в срубленном дереве в результате химических и биохимических процессов, в большинстве случаев, вызывающих окисление дубильных веществ. Бывают светлые и темные химические окраски, они не влияют на физико-механические свойства древесины, но могут портить внешний вид облицовочных материалов.

Ядровая гниль, развивающаяся в растущем дереве под действием дереворазрушающих грибов, существенно снижает механические свойства и сортность древесины.

Наружная трухлявая гниль возникает вследствие поражения древесины дереворазрушающими грибами; на поверхности пораженной древесины наблюдаются тяжи грибницы и плодовые тела, при этом пораженная древесина распадается на части и растирается в порошок.

Такие пороки, как плесень, грибные окраски (побурение заболони), мало изменяют прочность древесины.

Прочие пороки

Червоточиной называют ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми.

Различают червоточину: 1) поверхностную - проникающую в древесину не более чем на 3 мм; 2) неглубокую- проникающую не более чем на 15 мм в круглых лесоматериалах и не более чем на 5 мм - в пиломатериалах; 3)сквозную- выходящую на две противоположные стороны материала.

Инородные включения - это присутствующие в древесине посторонние тела недревесного происхождения (песок, камни, гвозди и т. п.).

Механические повреждения (заруб, запил, скол, вырыв и т. п.) являются следствием небрежного или неумелого применения механизмов и инструментов при обработке древесины. Они не только снижают механическую прочность, но и затрудняют использование лесоматериалов по назначению.

Покоробленность - это искривление пиломатериала, возникающее при распиловке, сушке и хранении. Различают простую, сложную покоробленность и крыловатость. Поскольку покоробленность изменяет форму пиломатериалов, то она затрудняет их обработку и использование по назначению.

44. 3ащита древесины

Ограничивает срок службы древесины ее способность гнить и гореть. Кроме того, древесину повреждают насекомые.

Стойкость древесины против гниения зависит от породы, ее строения и подразделяется на четыре класса:

I - стойкие: сосна, ясень, ядро дуба и лиственница;

II - среднестойкие: ель, пихта, периферийная часть кедра, заболонь лиственницы, центральная зона бука;

III - малостойкие: заболонь березы, бука, граба, дуба, клена;

IV - нестойкие: ольха, осина, заболонь липы, центральная зона березы.

Дереворазрушающие бактерии и грибы могут повреждать древесину. Это заболонная и ядреная гнили, побурение, грибные окраски и пр.

Гниение происходит при благоприятных условиях - влажности древесины 20-60% и температуре воздуха от +2 до +40 °С. При более низкой и высокой влажности и температуре древесина не гниет. Предохраняет древесину от гниения сушка, различные конструктивные приёмы, защищающие от увлажнения, антисептирование.

Важнейшим мероприятием, предохраняющим древесину от гниения, является сушка. Сушат древесину до транспортной влажности 18-25% или до эксплуатационной - 7-12%. Различают следующие виды сушки: конвективную, кондуктивную, диэлектрическую. В их основу положен характер теплообмена материала со средой.

Для предупреждения загнивания древесины принимают ряд конструктивных мер: изолируют ее от грунта, камня и бетона, устраивают специальные каналы для проветривания, защищают деревянные конструкции от атмосферных осадков, делают отливы у наружных оконных переплетов и т. п.

При применении древесины с влажностью более 20% и если нет возможности предохранить от увлажнения конструктивными приемами, ее пропитывают антисептиками - химическими веществами, консервирующими древесину.

Антисептики должны быть токсичными к грибам, но безвредными для людей и животных, в течение заданного срока не терять токсичные свойства, не ухудшать физико-механические свойства древесины.

К водорастворимым антисептикам относят фторид натрия, кремнефторид натрия, кремнефторид аммония, хлорид цинка, антисептический препарат ХМХЦ.

Фторид натрия - NaF - белый порошок высокой токсичности. Применяют в виде водного раствора 1,5-3%-ной концентрации для конструкций, не смачиваемых водой. При взаимодействии с известью, цементом, мелом, гипсом образует малотоксичный фтористый кальций.

Кремнефторид натрия - Mа₂SiF₆ - белый или светло-серый порошок с темноватым оттенком.

Кремнефторид аммония - (NaH₄)₂SiF₆ - порошок белого цвета без запаха. По токсичности превышает фторид натрия. Применяют в виде водного раствора 5-10%-ной концентрации. Легко вымывается водой.

Хлорид цинка - ZnCI₂ - порошок серого цвета или твердый прозрачный материал без запаха. Коррозирует металл. Применяют в виде раствора 5%-ной концентрации.

Антисептический препарат ХМХЦ - смесь бихромата натрия или калия, медного купороса и хлорида цинка в соотношении 2:1:7. Применяют в виде раствора 3-5%-ной концентрации.

К маслянистым антисептикам относят каменноугольное креозотовое и антраценовое масла, масло сланцевое, растворы пентохлорфенола в маслах.

Масло креозотовое - темно-коричневая жидкость с резким запахом. Является очень сильным антисептиком.

Масло антраценовое - зеленовато-желтая жидкость, получаемая из каменноугольного дегтя. Обладает сильным антисептическим свойством, имеет резкий запах.

Масло сланцевое - темно-коричневая жидкость с резким запахом фенола. Получают из горючих сланцев. Токсичность его ниже каменноугольных масел.

Маслянистые антисептики применяют для глубокой пропитки шпал, конструкций мостов, воздушных опор. Из-за резкого запаха и высокой токсичности их нельзя применять внутри жилых зданий, складов пищевых продуктов. Из-за огнеопасности не следует применять возле горючих мест..

Антисептирование древесины может выполняться следующими способами: поверхностное нанесение, пропитка в горячехолодных ваннах, автоклавах, обработка пастами

Защита древесины от насекомых. Поражают древесину насекомые-короеды, жуки-точильщики, жуки-усачи и их личинки. Они образуют ходы, называемые червоточиной. Короеды прокладывают извилистые борозды под корой дерева на небольшую глубину. Глубокие ходы прокладывают жуки-точильщики. Такую древесину не следует применять для изготовления несущих конструкций.

Основные способы борьбы с насекомыми при хранении древесины на складах - соблюдение санитарных норм и своевременное окуривание круглого леса. При обнаружении насекомых на складах и при ремонтных работах древесину обрабатывают инсектицидами - хлорофосом (диметилтрихлороксиэтил-фосфонатом техническим), хлороданом, хлорпикрином и др. Защищают древесину, обрабатывая ее путем пропитки, опрыскивания, опыления или окуривания.

Для предупреждения возгорания деревянных элементов следует предусматривать соответствующие конструктивные меры: необходимо удалять дерево от источников нагревания; устраивать разделки из несгораемых материалов (бетона, кирпича и т. п.), покрывать деревянные части слоем малотеплопроводного минерального материала (асбестового, пористой штукатуркой и т. п.). Для предохранения от огня поверхность деревянных конструкций покрывают огнезащитными красочными составами или пропитывают огнезащитными веществами - антипиренами

45. Виды изделий из древесины

На основе древесины хвойных и лиственных пород изготовляют широкую номенклатуру изделий, из которых основными являются строганые погонажные изделия, изделия для паркетных полов, фанера и др.

Строганые погонажные изделия - это доски для полов, шпунтованные доски, у которых на одной кромке имеется паз, на другой - гребень (выступ), что обеспечивает плотное соединение досок при устройстве полов; фальцевые доски, применяемые для обшивки стен и потолков. К этой группе изделий относят и профильные погонажные изделия, например плинтусы и галтели, используемые для заделки углов между полом и стенами, поручни для перил, наличники для оконных и дверных коробок, а также доски подоконников.

Кровельные материалы из древесины включают кровельные плитки, гонт, кровельную дрань, кровельную стружку.

Кровельная плитка - клинообразные дощечки длиной от 400 до 600, шириной до 70 мм со скосом вдоль волокон. Толщина плитки: толстого конца - 13, тонкого - 3 мм. Изготавливают их из древесины сосны, ели, пихты, кедра, осины.

Гонт - клинообразные дощечки с пазом по длине вдоль толстой кромки. Длина их составляет от 500 до 700, ширина - от 70 до 120 мм. Толщина толстой кромки 15, тонкой -- 3 мм.

Кровельную стружку (щепа) изготавливают строганием коротких отрезков древесины хвойных и мягких лиственных пород. Она имеет длину 400, 450, 500, ширину -- от 70 до 120 и толщину 3 мм.

Дрань штукатурная имеет длину от 1 до 2,5 м, ширину - от 12 до 30 и толщину - от 2 до 5 мм. В зависимости от технологии изготовления она бывает щипаной, шпоновой и пиленой. В настоящее время изготавливают, в основном, пиленую дрань. Применяют для подготовки деревянных поверхностей под штукатурку.

Для изготовления фанеры, столярных плит, облицовки поверхностей изделий из древесины применяют древесный шпон.

Шпон представляет собой тонкие листы древесины. В зависимости от технологий изготовления подразделяется на строганый и лущеный.

Фанера подразделяется на обычную, облицованную строганым шпоном, декоративную, бакелизированную.

Обычная фанера представляет собой слоистый материал, получаемый склеиванием трех или более листов лущеного шпона. Толщина ее составляет от 1,5 до 18 мм. Фанеру применяют для обшивки наружных стен, устройства опалубки, изготовления несущих конструкций и для облицовки стен, потолков, устройства перегородок внутри помещений.

Фанера, облицованная строганым шпоном, представляет собой материал, у которого одна или две наружных стороны покрыты строганым шпоном из деревьев ценных пород: дуба, ореха, грутпи и др. Применяют ее для внутренней отделки помещений, устройства перегородок.

Фанера декоративная изготавливается с пленочным покрытием с одной или двух наружных сторон. Отдельные марки отделывают декоративной бумагой. Применяют ее для изготовления мебели, столярных панелей, перегородок.

Бакелизированную фанеру изготавливают из листов березового лущеного шпона. Она имеет повышенную прочность, водо - и атмосферостойкость. Применяют для изготовления легких конструкций.

Столярные плиты состоят из реек, оклеенных с двух сторон шпоном или фанерой. Применяют их для устройства дверей, перегородок, мебели.

К столярным изделиям относят оконные, балконные и дверные блоки, подоконные доски, столярные перегородки.

Оконный блок состоит из коробки и переплетов. Переплеты имеют створки, могут иметь фрамугу и форточку.

Балконный блок состоит из коробки и полотен. Оконные и балконные блоки выпускают чаще всего с двойными раздельными или со спаренными переплетами и полотнами. Применяют их для жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий.