Книги по строительству и ремонту

Строительные материалы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

А. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Наша страна по запасам древесины является самой богатой в мире: около 30% всей территории Советского Союза занимают леса, что составляет более Уз общей площади лесов земного шара. Лесные богат-- ства распределены по территории Союза неравномерно; большая часть лесов расположена на севере европейской части Союза, в Карелин, на севере Сибири и на Урале. Большинство южных районов бедны лесом, и древесина в этих районах не является местным строительным материалом. Особенно велики у нас запасы хвойных лесов, дающих наиболее ценную древесину, применяемую в строительстве.

1. СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ КАК СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

Как строительный материал древесина   обладает   рядом   положи-

тельных свойств: сравнительно высокой прочностью   при   небольшом

объемном весе, достаточной упругостью и малой теплопроводностью.

В благоприятных условиях эксплуатации деревянные постройки и стро-

ительные детали сохраняются очень долго, несколько сотен лет. Благо-

даря этим качествам и относительно невысокой стоимости древесина

широко применяется в строительстве.

К недостаткам древесины как   строительного   материала   можно

отнести следующие свойства:

анизотропность, т. е. неоднородность строения, обуславливающую

различие показателей прочности и теплопроводности вдоль и поперек

волокон, что создает некоторые затруднения при применении древеси-

ны в строительстве;

гигроскопичность — способность   поглощать   и   отдавать   влагу   в

весьма значительном количестве при изменении влажности и темпе

ратуры окружающего воздуха, что ведет к набуханию  (при' возраста

нии влажности)  или усушке (при уменьшении влажности) древесины   

с изменением ее объема. Так как вследствие анизотропности древеси-

ны эти изменения размеров в различных направлениях неодинаковы,

то они вызывают внутренние напряжения, приводящие к образованию

трещин и короблению материалов;

загниваемость,  выражающаяся  в  способности   Древесины   разру-

шаться под действием микроорганизмов, особенно при нахождении в

неблагоприятных условиях эксплуатации;

сгораемость и легкая воспламеняемость, делающие деревянные по-  

стройки и конструкции огнеопасными, особенно если не приняты спе-

циальные меры для защиты их от возгорания;   

изменение прочности даже в пределах одной и той же породы в зависимости от условий роста дерева или наличия тех или иных пороков. Это изменение "может быть довольно большим, что обусловливает значительные колебания прочности и, следовательно, затрудняет и осложняет расчеты деревянных конструкций.

Строители должны хорошо знать как положительные, так и отрицательные свойства древесины, чтобы уметь, применяя ее в качестве строительного материала, смягчить и ослабить влияние отрицательных качеств и в максимальной степени использовать положительные, тем более что современная технология обработки древесины позволяет в значительной степени снизить указанные недостатки.

2. СТРУКТУРА ДРЕВЕСИНЫ

Строение древесины изучают при увеличении различной силы или в некоторых случаях невооруженным глазом. Строение, достаточно хорошо видимое невооруженным глазом или при слабом увеличении (через лупу), называется макроструктурой, а видимое лишь при сильном увеличении (в микроскоп)" — микроструктурой.

Достаточно полное знакомство с макроскопической структурой древесины можно получить при изучении разрезов ствола дерева по трем направлениям: тангентальный разрез, проходящий плоскостью по хорде поперечного сечения на некотором расстоянии от оси ствола; торцовый, или поперечный, разрез, проходящий плоскостью, перпендикулярной оси ствола, и радиальный разрез, проходящий плоскостью через ось ствола

Толстый слой древесины, находящийся за камбием, состоит из ряда тонких концентрических слоев; наружная часть их называется заболонью и внутренняя часть — ядром. Ядро состоит из полностью отмерших клеток, заболонь — из более "молодых, растущих клеток, поэтому влажность заболони свежесрубленного дерева хвойных пород значительно выше влажности ядра. Эти два слоя древесины хорошо различаются на торцовом разрезе ствола некоторых древесных пород, так как окраска ядра, например у дуба, сосны и кедра, темнее заболони. У других пород дерева, например у бука, ели и пихты, центральная часть древесины, имеющая все свойства ядра, неразличима по цвету с периферийной частью (заболонью). Такая древесина носит название спелой древесины. Существуют породы дерева, например береза, клен, ольха, не имеющие ядра.

В центральной части.ствола на всем его протяжении расположена сердцевина, состоящая из клеток с тонкими стенками, слабо связанны-. ми между'йэбой. Сердцевина и вырастающие в первый год существования  дерева  побеги  образуют  сердцевинную  трубку  диаметром   1— ' 10 мм в зависимости от породы и возраста дерева. Эта часть ствола является самой слабой, так как легко крошится и легче   других  -загнивает

На торцовом разрезе ствола при небольшом увеличении„,мажно заметить значительное количество концентрически расположенных слоев. Каждый такой слой образуется в течение вегетационного периода и соответствует одному году жизни дерева, почему и носит название годового слоя или годичного кольца.^ В зависимости от условий роста годовые слои бывают различной ширины даже у деревьев одной и той же породы. Весной образуются тонкостенные клетки ранней древесины годового слоя, летом —: прочные толстостенные клетки - поздней древесины. Различие в тканях ранней и поздней древесины сосны показано на 119 по всем трем разрезам. На свойствах древесины не так существенно ^отражается ширина годовых слоев, как процентное содержание в ней'наиболее ценной и прочной поздней древесины, которое колеблется в значительных пределах.

В древесине лиственных пород движение влаги происходит по сосудам (трубочкам), расположенным вдоль ствола и на поперечном разрезе ствола, имеющим вид округленных отверстий. В древесине некоторых лиственных пород (дуб, ясень, вяз) расположены крупные и мелкие сосуды; крупные находятся в ранней части годового 'слоя7 а мелкие собраны в группы или распределены равномерно по площади поздней части. Такие, породы называются кольцесосудистыми. На 120 показано строение дуба при различных разрезах древесины. В древесине таких лиственных пород, как береза, осина, клен, липа и др., крупных сосудов нет и резкого различия между ранней и поздней частью годового слоя не наблюдается. Эти породы называют рассеяннососудистыми.

 На 121 видно строение древесины клена, относящегося к рассеянно-сосудистой породе.

В отличие от лиственных пород, хвойные деревья не имеют сосудов, а  состоят  в  основном  из  замкнутых    удлиненных    клеток,    носящих название трахеид, причем у большинства хвойных пород между трахеи-да,ми преимущественно в поздней части годового слоя находятся смоляные ходы — межклеточные пространства, заполненные смолой. Они вид-" ны на торцовом разрезе лишь при некотором увеличен-ии, но на продольном   (радиальном)  разрезе обозначаются-значительно лучше — в виде темных линий.

На торцовом разрезе дерева кроме годичных колец можно видеть невооруженным глазом узкие полосы,, направленные по радиусам и называемые сердцевинными .лучами./ На радиальном разрезе дуба они особенно хорошо заметны и имеют вид довольно широких лент (122). Многие древесные породы легко различаются именно по форме и расположению сердцевинных лучей и образуемому их сечением узору.

При изучении микроструктуры древесины при сильном увеличении под микроскопом можно видеть, что она состоит из очень большого числа живых и отмерших клеток, имеющих различную форму и величину. Каждая живая клетка имеет оболочку и находящиеся внутри нее протоплазму, клеточный сок и ядро.

Протоплазма представляет собой растительный белок, состоящий из углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Ядро по химическому составу очень близко к протоплазме и отличается от нее лишь содержанием фосфора. Ядра встречаются различных форм, но преобладает овальная форма. Оболочку клеток образует в основном природное высокомолекулярное полимерное вещество, называемое целлюлозой или клетчаткой (СбНюО5)та. В процессе роста клетки происходит весьма важное изменение оболочки — ее одревеснение, которое обуславливается появлением в веществе стенок лигнина.

Клетки древесины весьма разнообразны по форме; по функции в живом дереве различают проводящие, механические и запасающие клетки.

Проводящие клетки служат главным образом для передачи питательных веществ от корней к ветвям и листьям. Это

упомянутые выше сосуды и некоторые трахеиды. Вид сосудов и трахе-ид при сильном увеличении под микроскопом дан на 123.

Механические клетки вытянуты в длину, имеют толстые стенки и узкие внутренние полости. Они плотно соединены между собой и в лиственных породах, равномерно распределены по годовому слою, что и придает древесине большую прочность. В древесине лиственных пород функции механических (опорных) клеток выполняют либриформ-клетки веретенообразной формы длиной 0,3—2 и диаметром 0,2 мм, которые составляют основную массу ствола, а в древесине хвойных пород — трахеиды поздней древесины. Прочность древесины бывает тем выше, чем большую часть ствола занимает летняя (поздняя) древесина, состоящая из механических клеток с более толстыми стенками, чем клетки весенней (ранней) древесины.

Запасающие клетки находятся главным образом в сердцевинных лучах. Служат они для хранения питательных веществ и передачи их живым клеткам в горизонтальном направлении.

3.  ЭКОНОМИЧЕСКАЯ   ЭФФЕКТИВНОСТЬ  ПРИМЕНЕНИЯ  ДРЕВЕСИНЫ

Несмотря на бурное развитие промышленности новых полимерных строительных материалов, обладающих прекрасными строительными качествами, древесина все же остается основным органическим материалом как для строительства зданий, так и для изготовления многочисленных и разнообразных строительных деталей. Древесина разных видов широко применяется в современном строительстве в качестве элементов конструкций стен и перекрытий зданий, а также для заводского изготовления сборных стандартных деревянных домов. Очень большое количество древесины расходуется в процессе строительства в качестве подсобного и вспомогательного материала на устройство временных сооружений, строительных лесов, опалубки при бетонных работах, свай, столбов, ограждений и пр. Большой ассортимент столярных изделий, изготовляемых, как правило, из древесины лучшего качества, и многочисленные отделочные материалы также требуют громадного количества древесины ценных пород.

Применение древесины в строительстве должно быть экономически обосновано с учетом всех возможностей ее использования или замены новыми материалами — сборным железобетоном, гипсовыми, асбесто-цементными, пластмассовыми и др. Большой экономический эффект дает также использование древесных отходов, из которых вырабатывают древесностружечные и древесноволокнистые плиты и другие материалы и изделия.

Основными путями экономии древесины в народном хозяйстве являются:

бережное применение древесины в строительстве; рациональный выбор технологических процессов и режимов переработки древесины и уменьшение отходов;

полное использование всех отходов древесины; правильное хранение на складах и перевалочных базах; правильная эксплуатация; соответствующая обработка антисептиками и антипиренами.