Книги по строительству и ремонту

Строительные материалы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

1. ОТНОШЕНИЕ К ВЛАГЕ

Влажность древесины

Условно нормальной считается влажность 15%, и при определении физических свойств древесины результаты их следует приводить для сравнения к этой влажности.

Различают влагу, находящуюся в древесине в свободном состоянии, т. е. когда она заполняет полости клеток, сосудов и межклеточные пространства, и влагу гигроскопическую, находящуюся в стенках клеток и сосудов в виде ультрамикроскопических тонких слоев.

По степени влажности различают древесину свежесрубленную, имеющую влажность 35% и выше; воздушно-сухую с влажностью 15—20%; комнатно-сухую с влажностью 8—13%, а также мокрую, влажность которой больше, чем у свежесрубленной древесины, и может быть больше 100%. Влажность, которую приобретает древесина, находясь долгое время на воздухе с достоянной относительной влажностью и температурой, называется равновесной. Древесина достигает ее з момент, когда упругость паров воды окружающего воздуха становит-' ся одинаковой с упругостью паров воды на поверхности древесины.  Для определения влажности древесины, находящейся в помещении с различной температурой и влажностью окружающего воздуха, служит диаграмма, составленная Н. Н. Чулицким. На этой диаграмме (124) по ординате отложена влажность воздуха, по абсциссе — температура воздуха; наклонные линии характеризуют соответствующую влажность древесины. Диаграмма дает возможность установить влажность с. точностью до 0,75%.

Гигроскопичность и водопроницаемость древесины

Гигроскопичностью древесины называется свойство поглощать из воздуха пары воды; степень поглощения зависит от температуры воздуха и его относительной влажности. Каждому сочетанию влажности воздуха и его температуры соответствует определенная гигроскопическая влажность древесины данной породы. Так как влажность воздуха непостоянна, то влажность древесины колеблется. Влажная древесина отдает влагу окружающему воздуху, сухая древесина поглощает ее. Изменение влажности древесины в интервале от 0% до точки насыщения волокон вызывает изменение объема древесины, что ведет к ее короблению в строительных конструкциях и может вызывать появление трещин.

В целях уменьшения гигроскопичности древесины и предохранения деревянных конструкций от усушки или разбухания разработаны меры ее защиты. Наиболее простым способом уменьшения гигроскопичности древесины является покрытие ее поверхности красками и лаками, дающими водо- и паронепроницаемую пленку, которая механически препятствует прониканию влаги в древесину. Однако подобные покрытия предохраняют древесину лишь на короткое время, особенно при тяжелых условиях эксплуатации и при низком качестве защитных красок и лаков.

Лучшая стабилизация влажности древесины достигается путем ее термической или химической обработки.

Колебания влажности древесины в результате гигроскопичности могут быть весьма значительными как по времени года, так и по условиям эксплуатации. Так, наибольшая влажность древесины мебели (до 11,6%) наблюдается осенью в августе — октябре, а наименьшая — в марте, т. е. по окончании зимнего отопительного сезона (в условиях Ленинграда). Установлено, что система отопления может влиять на влажность мебели: мебель, находящаяся в комнатах с местным печным отоплением, имеет влажность, на 2—3% большую, чем в помещениях с центральным отоплением. Это в одинаковой степени относится к древесине полов, дверей и прочих внутрикомнатных конструкций.

Водопроницаемость древесины зависит от породы дерева, первоначальной влажности, характера плоскости разреза (торцовый, радиальный, тангентальный), возраста древесины, ширины годичных слоев и других причин. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, профильтровавшейся через поверхность образца в определенный отрезок времени, в г/см2. Как правило, у хвойных пород она значительно меньше, чем у лиственных. Водопроницаемость через торцовую поверхность среза древесины значительно больше, чем через радиальную и тангентальную.

Усушка и разбухание древесины

Свежесрубленная древесина может поглотить некоторое количество воды; причем количество гигроскопической влаги остается неизменным. Поэтому линейные размеры и объем древесины не изменяются, хотя вес ее увеличивается. Такое постоянство размеров сохраняется и при высыхании древесины вплоть до точки насыщения волокондПри уменьшении влажности ниже этой точки начинается усушка древесины — уменьшаются ее линейные размеры и, следовательно, объем.. При увлажнении сухой древесины до точки насыщения волокон стенки клеток утолщаются (набухают), что приводит к частичному уменьшению внутренних размеров клеток и, главным образом, к увеличению их наружных размеров. В результате возрастают и наружные размеры увлажняемого куска древесины. ^Вследствие неоднородности строения древесина усыхает или разбухает~в различных направлениях неодинаково: вдоль волокон полная линейная усушка не превышает 0,1—0,3%, в радиальном направлении она составляет от 3 до 6%, а в тангентальном — от 7 до 12%.

Ввиду того что усушка вызывается уменьшением толщины клеточных стенок, древесина с. толстостенными клетками усыхает сильнее древесины с тонкостенными клетками, поэтому усушка плотных (тяжелых) пород больше усушки древесины рыхлых (легких) пород. Степень усушки характеризуется коэффициентом объемной усушки — величиной уменьшения объема древесины, соответствующего понижению влажности на 1 % в пределах от точки насыщения волокон до абсолютно сухого состояния

У сушка древесины вызывает образование щелей в местах соединения отдельных деревянных конструктивных элементов, а при увлажнении отдельные элементы конструкций увеличиваются в объеме. Поэтому целесообразно применять древесину с такой влажностью, которая соответствовала бы условиям ее службы в конструкциях.

В результате неодинаковой усушки в различных направлениях и неравномерности высыхания возникает коробление древесины. Так как усадка древесины 'в тангентальном направлении больше, чем в радиальном, боковые края досок стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев (125). Наибольшему короблению подвержены до-.ски, выпиленные ближе к поверхности бревна, так как здесь усушка в тангентальном направлении больше, чем в средних слоях. Доска, выпиленная из середины брёвна, вследствие симметричного распределения напряжений не коробится, но получает в сечении слегка клинообразную форму, потому что усушка у краев больше, чем посередине.

Если высыхание с поверхности происходит быстро, то наружный слой древесины уменьшается в объеме и оказывает давление на внутренние слои. В .результате в наружных слоях появляются растягивающие напряжения, вызывающие растрескивание. Оно возникает также вследствие неравномерной усушки в различных направлениях. В бревнах при сушке получается ряд трещин, которые располагаются по радиусам. Если температура по всей длине бревна одинакова, в первую очередь трескаются торцы вследствие более быстрого испарения влаги через них. Для уменьшения растрескивания торцов их окрашивают смесью извести и клея или дегтем.

 2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Объемный вес древесины зависит от ее влажности и объема пор.

Объемный вес зависит от плотности и влажности древесины, и у большинства древесных пород он меньше единицы. Удельный вес самого древесного вещества в среднем равен 1,55 г/см3.

Теплопроводность и тепловое расширение древесины

Теплопроводность древесины зависит от влажности, температуры, направления волокон, объемного веса и породы дерева. Коэффициент теплопроводности А, зависит от направления, в котором передается тепло через древесину. Можно считать, что вдоль волокон он примерно в 1,8 раза больше, чем поперек волокон, и в среднем равен 0,15— 0,27 ккал/.ч • ч • град. Зависимость теплопроводности поперек волокон от температуры различна для сухой и влажной древесины; для влажной древесины — степенная, а для сухой — линейная. Это объясняется различием в изменении теплопроводности от температуры воды и воздуха: у воды оно подчинено закону кривой, а у воздуха— закону прямой.

Данные таблицы показывают, что коэффициент линейного расширения древесины вдоль волокон значительно меньше, чем стали и бетона. В этом отношении деревянные конструкции выгодно отличаются от стальных и бетонных, при устройстве которых необходимы дополнительные мероприятия, например устройство температурных швов для компенсации увеличения размеров конструкции при повышении температуры. В поперечном же направлении коэффициент линейного расширения древесины значительно больше, чем стали и бетона.

Звукопроводность и звукопроницаемость древесины

Древесина является хорошим проводником звука, который распространяется в ней в 3—-17 раз быстрее, чем в воздухе. Скорость распространения звука больше всего вдоль волокон и меньше всего в поперечном направлении. В древесине сосны вдоль волокон она равна приблизительно 5000, поперек волокон в радиальном направлении — 1450 и в тан-гентальном направлении — 850 м/сек. В среднем, учитывая значения скорости распространения звука в древесине других пород, можно считать, что звукопроводность вдоль волокон относится к звукопроводности в радиальном и тангентальном направлении как 14:5:3.

Способность древесины пропускать звук называется звукопроницаемостью. Это свойство имеет весьма существенное значение в жилищном строительстве, так как древесина широко применяется для устройства стен, перегородок и полов. Звукопроницаемость древесины весьма высока, характеризуется она коэффициентом звукопроницаемости, представляющим собой отношения количества звуковой энергии, прошедшей через перегородку из испытываемого материала, к количеству звуковой энергии, действующей на перегородку. Для примера укажем, что коэффициент звукопроницаемости бетонной перегородки толщиной 2,5 см составляет 0,11, а деревянной — приблизительно 0,65.

Стойкость древесины к действию воды и агрессивных жидкостей

Стойкость древесины к действию воды изучена еще недостаточно. Установлено (исследование И. Д. Грачева), что у древесины ели, сосны, березы и осины, в течение длительного времени находящихся в воде (до 30 лет), несколько изменились механические свойства по сравнению со свойствами свежей древесины. В морской воде древесина сохраняется значительно хуже, чем в речной или озерной пресной воде. Исследования образцов древесины сосновых свай из сооружений Бакинского порта, пробывших в воде около 30 лет, показали, что ее механические свойства сильно понижены по сравнению со свойствами нормальной древесины. В воде большой биологической агрессивности стойкость древесины низка, поэтому применение ее в канализационных сооружениях не допускается.

Длительное воздействие агрессивных жидкостей (кислот и щелочей) ' разрушает древесину и степень этого разрушения тем больше, чем выше концентрация растворов и продолжительнее их действие. Она также зависит от рода действующих на древесину кислот и щелочей. Как показали исследования проф. С. И. Ванина, степень разрушения обусловливается количеством свободных водородных и гидроксильных ионов в растворе; слабощелочные растворы разрушают древесину в очень малой степени. В кислой среде древесина начинает разрушаться при рН^2. Для сравнения укажем, что разрушение бетона и стали начинается лишь при рН$:5. Поэтому кислоты, обладающие слабо выраженной диссоциацией (например, уксусная и молочная), могут вызывать лишь незначительное разрушение древесины даже при больших концентрациях. Проф. С. И. Ванин, исследуя стойкость различных пород древесины к действию серной, азотной, соляной и уксусной кислот, а также едкого натра, пришел к заключению, что древесина хвойных пород (сосны, ели, лиственницы) более стойка к действию этих реагентов, чем древесина лиственных пород (березы и бука). Установлено также, что из хвойных пород наибольшей стойкостью отличается древесина лиственницы. У всех хвойных пород ядровая и спелая древесина обладает большей стойкостью, чем заболонная.