Древесные материалы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САХАЛИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА МЕНЕДЖМЕНТА ОРГАНИЗАЦИИ

КИМ Ми Дя

ДРЕВЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Р е ф е р а т

Специальность: 061100 (080507.65) — менеджмент организации Специализация: 061100 (080507.65-11) — производственный менеджмент

Проверила:

старший преподаватель

Фролова О.С._________

Южно-Сахалинск, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ              3

1.      СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ………………………………………………….5

2.      ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ………………………………9

3.      МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ………………………….13

4.      ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ………………………………………16

5.      ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ……………….18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………..19

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК              20

ВВЕДЕНИЕ

Древесина относится к одному из весьма распространенных строительных материалов. Древесные материалы применялись в строительстве с глубокой древности. Еще в XII... XIII вв. русскими зодчими были созданы замечательные сооружения из древесины — мосты, стеновые укрепления, великолепные по архитектурной выразительности и долговечности здания. Некоторые из них сохранились и до сих пор как памятники архитектуры.

В XVIII...XIX вв. древесина оставалась одним из основных строительных материалов в России.

Основные лесные массивы произрастают в России главным образом в Сибири и на Дальнем Востоке. Это огромная общественная ценность, определяющая климатические условия в стране, сохраняющая здоровье человека.

Древесина обладает рядом положительных свойств. К достоинствам этого материала, объясняющим причины широкого использования ее в строительстве, относятся, во-первых, достаточно высокая прочность — при сжатии предел прочности составляет 35... 70 МПа, при растяжении и изгибе пределы прочности, равны 80... 120 МПа; во-вторых, легкость — средняя плотность древесины составляет примерно 400...600 кг/м3 (у самых распространенных пород— сосны, ели, лиственницы, дуба).

Сочетание высокой прочности и легкости обеспечивает высокий коэффициент конструктивного качества (ККК) древесины. Этот коэффициент равен отношению предела прочности при сжатии материала к его средней плотности. У древесины этот коэффициент равен 0,7 и выше, тогда как у кирпича 0,06...0,15, у стали марок 3 и 5 — от 0,5 до 1,0.

Высокие показатели ККК у пластмасс. Низкая теплопроводность (особенно поперек волокон); высокая химическая стойкость в отношении кислот и щелочей; технологичность при использовании: гвоздимость, легкая обрабатываемость, надежная склеиваемость и т. д.; красивый внешний вид дерева делают его эффективным отделочным материалом.

Но древесина обладает и некоторыми недостатками, ограничивающими области ее применения: анизотропностью, т. е. неоднородностью ее структуры и свойств в разных направлениях; повышенной гигроскопичностью. Оба эти недостатка приводят к неравномерному набуханию, короблению и растрескиванию пиломатериалов из древесины. К недостаткам относятся также загни-ваемость в переменно-влажностных условиях; легкая возгораемость, наличие разнообразных пороков, снижающих сортность древесных материалов. Большинство этих недостатков возможно преодолевать техническими мероприятиями и созданием благоприятных условий при эксплуатации конструкций из древесины.

1. СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

1.1. Строение

Ствол составляет главную часть дерева. На поперечном разрезе ствола различают следующие основные части: кору, камбий, собственно древесину и сердцевину.

Кора имеет два слоя — наружный пробковый, представляющий собой мертвую корку, предохраняющую дерево от внешних влияний и повреждений, и внутренний — лубяной, по которому питательные вещества поступают из кроны.

Камбий — следующий за корой слой, представляющий собой жизнедеятельную ткань, в которой развиваются клетки для роста древесины и частично коры. Новые клетки образуются путем деления исходных клеток на две части, причем одна из них остается в камбиальном слое, а десять других переходят в древесину.

Оболочки клеток спустя некоторое время после их образования превращаются в целлюлозу.

1.2. Макроструктура

Строение ствола рассматривают по трем разрезам: поперечному, или торцовому, проходящему в плоскости, перпендикулярной оси ствола, радиальному, делаемому через ось ствола, и тангентальному, идущему по хорде, т. е. в плоскости оси ствола, на некотором от нее расстоянии.

Рост древесины, происходящий в весенний и летний периоды года, прекращается осенью.

Образуемый в период роста новый слой древесины состоит из клеток, появившихся весной,— более крупных, рыхлых, и клеток, образовавшихся летом,— мелких, но плотных и с толстыми стенками. Цвет летней древесины темнее из-за более плотных клеток.

Таким образом, видимая в поперечном сечении ствола древесина состоит из концентрических слоев, получивших название годовых. Рост дерева в диаметре и в высоту определяет собой и характер построения годовых колец по высоте в форму конусов, что хорошо видно на тангентальном разрезе ствола.

На радиальном разрезе годовые слои заметны в виде продольных полос, а на тангентальном в виде гиперболических линий. Следовательно, чем ближе разрез к вершине дерева, тем меньше годовых колец, и определить возраст дерева по годовым кольцам можно лишь по нижнему его сечению.

1.3. Структура дерева

В процессе жизни дерева происходит отмирание внутренних клеток древесины. При этом протоплазма и ядро клетки распадаются, и оболочка пропитывается веществом, выделенным протоплазмой — так называемым лигнином.

Мертвые клетки составляют большую внутреннюю часть древесины, в которой прекращается движение влаги, накопление запасов питательных веществ и образование смолы. Клетки при этом уплотняются.

Если эта часть древесины окрашивается, что хорошо заметно у дуба, сосны, лиственницы, то ее называют ядром, и такие породы носят название ядровых (дуб, сосна, кедр). Наружная светлая часть древесины, где протекают все жизненные функции дерева, называют заболонью.

Ширина заболонной части наибольшая у сосны и ясеня.

У некоторых пород дерева ядро отсутствует. Такие породы называют заболонными. К числу заболонных пород относятся осина, береза, ольха.

Сердцевина представляет собой рыхлую ткань, состоящую из тонко¬стенных клеток. По своим размерам она обычно невелика (1—10 мм) у хвойных пород и несколько больше у лиственных.

Из сказанного ясно, что дерево по своей структуре, в отличие от некоторых других материалов, является материалом анизотропным, т. е. неоднородным.

Кроме перечисленных структурных элементов древесины, в радиальном разрезе дерева можно различить продольные полосы-ленты, так называемые сердцевинные лучи, оказывающие значительное влияние на прочность. [4]

1.4. Микроструктура древесины

Выделяемые камбиальным слоем клетки заполнены протоплазмой. Оболочка клетки состоит из клетчатки — целлюлозы, а протоплазма представляет собой сложное вещество, состоящее в основном из азотистых соединений.

Клетки отличаются формой, размером и биологическим назначением. По форме существуют в основном клетки округлые, коротко-цилиндрические, многогранные (так называемые паренхимные) и клеточки, более вытянутые в длину — прозенхимные. Основная масса древесины состоит из прозенхимных клеток.

По назначению в стволе дерева клетки могут быть:

запасающие — паренхимные, в которых сосредоточиваются запасы питательных веществ. Эти клетки расположены в стволе дерева, главным образом в сердцевинных лучах, и передают питательные вещества другим клеткам в горизонтальном направлении; проводящие и опорные клетки, которые проводят почвенную влагу и придают древесине необходимую устойчивость. Эти клетки значительно отличаются в лиственных и хвойных породах деревьев.

Если у лиственных пород для указанных целей имеются сосуды и трахеиды, то в хвойных породах все функции выполняются только трахеидами (удлиненными клетками). Сосудов и волокон эти породы деревьев не имеют. У хвойных пород трахеиды являются одновременно водопроводящей и опорной тканью.

Хвойные породы имеют свою особенность — смоляные ходы, про¬дольные и поперечные, содержащие смолу. Поперечные ходы расположены в сердцевинных лучах и соединяют продольные ходы, имеющие длину 0,1—0,5 м и диаметр в среднем 0,1 мм.

Смоляные ходы на торцовом разрезе имеют вид светлых точек в поздней части годичного слоя, а на радиальном и тангентальном разрезах — вид темных черточек.

В некоторых лиственных породах (дуб, ясень, вяз) имеются крупные и мелкие сосуды. Крупные сосуды располагаются в ранней части годового слоя, а мелкие собраны в группы или распределены равномерно по всей площади поздней древесины.

Такие породы называют кольцесосудистыми. У некоторых лиственных пород (береза, осина) крупных сосудов нет. Эти породы называются рассеяннососудистыми. [2, с.67]

2. Физические свойства древесины

Капиллярная влага заполняет полости клеток, сосудов и межклеточные пространства и может содержаться до 200% от веса абсолютно сухого дерева.

Влага в гигроскопическом, или связанном, состоянии находится в оболочках клеток в количестве до 30%.

При высыхании влаги древесина сначала теряет капиллярную влагу, а потом гигроскопическую. Состояние древесины, в которой отсутствует капиллярная влага и содержится только гигроскопическая, называют точкой насыщения.

Свежесрубленная древесина имеет 50—100% влажности и более, воздушно-сухая — 15—20% и комнатносухая — 8—13%.

Испаряется влага с поверхности наружных слоев. При испарении влага внутренних слоев древесины будет продвигаться к наружным слоям.

Влажность, которую получила древесина при длительном нахождении в воздушных условиях при постоянной температуре воздуха и его относительной влажности, называется равновесной влажностью.

Влажность древесины, хранящейся в помещении при различной температуре и влажности воздуха, можно определить с точностью до 0,75% по диаграмме Н. Н. Чулицкого. На оси ординат этой диаграммы указана влажность воздуха, а на оси абсцисс — температура воздуха.

2.1. Усушка, разбухание и коробление

Усушка древесины с уменьшением ее линейных размеров и объема происходит только при испарении гигроскопической влаги, но не капиллярной. Однако при испарении гигроскопической влаги происходит линейное сокращение и, наоборот, при поглощении гигроскопической влаги — разбухание.

Усушка древесины вследствие неоднородности ее строения в различных направлениях неодинакова.

Обычно линейная усушка древесины бывает в пределах 0,1—0,3%, в радиальном направлении — 3—6% и в тангентальном — 7—12%.

Коэффициент объемной усушки в зависимости от породы дерева колеб-лется в пределах 0,2—0,75%.

Из приведенных данных видно, что усушка в различных направлениях неодинакова, и происходящая при этом усадка древесины в тангентальном направлении значительно больше, чем в радиальном.

Эти различия вызывают коробление древесины. Коробление может быть продольным и поперечным. Поперечное коробление изменяет форму сечения сортамента.

Продольное коробление имеет форму дугообразного выгиба деревянной детали по длине или в форме винтообразного скручивания. Неравномерная усушка древесины вызывает также ее растрескивание.

Породы дерева с плотной древесиной (например, дуб, бук) имеют большую усушку, чем древесина менее плотных пород — сосна, ель.

Так как испарение влаги наиболее интенсивно проходит в торцах бревен, то и растрескивание их начнется в этих плоскостях. Во избежание этого явления торцы бревен обмазывают обычно смесью извести с клеем.

При разбухании древесины в результате поглощения воды, пропитывающей оболочки клеток, она увеличивается в объеме.