Древесных материалов

Тема 2.2 Номенклатура, свойства, методы испытаний и оценка качества

Номенклатура. Основная номенклатура древесных материалов включает круглые лесоматериалы, пиломатериалы, шпон, фрезерованные, в том числе погонажные, изделия, изделия из склеенных полуфабрикатов (заготовок), из отходов, обои бумажные, древесные пластики. В основной номенклатуре выделяют материалы специального назначения: фрезерованные кровельные плитки, гонт, из отходов – теплоизоляционные (разновидности древесно-стружечных и волокнистых плит и др.). Круглые лесоматериалы – отрезки стволов деревьев. В зависимости от толщины (диаметра) бревна в узкой части (верхнем отрубе) их могут подразделять на мелкие, с толщиной для хвойных пород 6-13 см, для лиственных – 8-13 см; средние, толщиной 14-24 см для всех пород и крупные, толщиной 26 см и более.

Пиломатериалы получают при продольном раскрое пиловочных бревен. В зависимости от направления раскроя различают пиломатериалы радиальной, тангенциальной и смешанной распиловки. Материалы с опиленными кромками называют обрезными, с неопиленными – необрезными. Пиломатериалы, у которых с одной из двух боковых кромок не снята круглая поверхность бревна – обзол, называют полуобрезными. Некоторые пиломатериалы, используемые как в целом виде, так и для выработки заготовок материалов. По размерам пиломатериалы общего назначения разделяются на сравнительно тонкие, толщиной до 32 мм включительно, и толстые – толщиной 35 мм и более (лиственные), 40 мм и более (хвойные). По длине лиственные пиломатериалы делятся на короткие – 0,5-0,9 м; средние – 1-1,9 м; длинные – 2-6,5 м. Длина хвойных пиломатериалов может быть 1-6,5 м с градацией 0,25 м.

Шпон – тонкие срезы древесины заданной толщины (0,35-4 мм). В зависимости от технологии получения различают шпон строганый и лущеный. Строганый шпон отличается более оригинальной и разнообразной текстурой.

К фрезерованным, в том числе погонажным, материалам относятся различные профильные: поручни, плинтусы, наличники, доски для облицовки, кровельные плитки, паркет штучный. Плинтусы служат для оформления углов между полом и стенами, наличники применяют для оформления дверных и оконных коробок, поручни – для перил лестниц.

К материалам из склеенных полуфабрикатов (заготовок) относятся, прежде всего, элементы деревянных клееных конструкций (ДКК), паркетные доски, паркет щитовой, оконные и дверные блоки, щиты, фанера. Элементы ДКК – балки, рамы, арки, фермы. Пролеты таких конструкций до 100 м и более. Паркетные доски могут состоять из тонких лицевых планок твердых древесных пород, наклеенных на реечное основание из низкосортной древесины хвойных пород. Разнообразные конструкции досок делят на два типа: двухслойные и многослойные. Паркетные щиты, или щитовой паркет, изготовляют различной конструкции и размеров. Щиты состоят из листовых планок, наклеенных на основание. Лицевой слой такой же, как у паркетных досок, а основание может быть из низкосортных реек хвойных пород, строительной фанеры, древесностружечной плиты и др. Для предотвращения коробления применяют компенсирующие нижние слои шпона или армирующие рейки, закладываемые в основание. Основание может быть в виде рамной обвязки с брусковым заполнением из низкосортной древесины и отходов. При сборке полов щиты соединяют друг с другом фанерными или иными шпонками, вставляемыми в пазы с четырех кромок щита. К щитовому относится и художественный мозаичный паркет, его выполняют по специальным чертежам в заводских условиях. Дверные блоки для различных типов зданий разделяют по назначению на наружные и внутренние, а также по многочисленным типам конструкций дверных полотен, в том числе на щитовые. При устройстве щитовых деревянных дверей деревянный брусковый каркас облицовывают с обеих сторон сверхтвердыми или твердыми древесно-волокнистыми плитами, фанерой, листовыми полимерными материалами. Заполнение дверных полотен может быть реечным (сплошным и решетчатым), из различных материалов. Фанера – слоистый материал, состоящий из трех и более листов лущеного шпона, иногда в композиции с другими материалами. По числу слоев шпона различают трехслойную, пятислойную и многослойную (в т.ч. в виде плит) фанеру толщиной до 18 мм и более. Бакелизированную фанеру получают из березового лущеного шпона, пропитанного и склеенного фенолформальдегидными клеями. Бакелизированная фанера имеет высокие конструктивные качества: ее предел прочности при растяжении 60-80 МПа, при этом они почти так же легка, как и древесина. Эта фанера обладает повышенной водостойкостью, атмосферостойкостью и прочностью. Декоративную клееную фанеру изготовляют из березового, ольхового или липового шпона и облицовывают с одной или двух сторон строганым шпоном из ценных пород дерева, например дуба или груши, с красивой текстурой либо полимерными пленками. Древесные материалы на основе отходов – плиты древесно-стружечные (ДСП), древесно-волокнистые (ДВП) и другие, в том числе специального назначения. ДСП по конструкции классифицируют на одно-, трех- и многослойные плоского прессования, а также на сплошные и с внутренними каналами экструзионные однослойные. Выделяют ДСП на полимерном (чаще фенольном) и минеральном (цементном) связующих. При использовании цемента плиты (ЦСП) являются экологически чистыми. ДВП бывают сверхтвердые толщиной 3 и 4 мм, твердые – 3-5, полутвердые – 4-8, теплоизоляционные – 8-25 мм. Фибролит – плитный материал, получаемый в результате твердения неорганического вяжущего с наполнителем из спрессованной массы древесной «шерсти» (тонких длинных стружек). Арболит изготовляют из цементов и древесных опилок, дробленой стружки или щепы. Обои бумажные получают путем нанесения рисунка на обойную бумагу (негрунтованные) или на цветной фон (грунт), предварительно наносимый на бумагу (грунтованные). Негрунтованные обои выпускают на белой и цветной бумаге с рельефным печатным рисунком. Грунтованные обои – материал с более разнообразными эстетическими характеристиками. Древесные пластики – пиломатериалы, например доски, брусья, обработанные при высоком давлении и температуре, или крупноразмерные листы и плиты, получаемые при горячем прессовании листов лущеного шпона, пропитанных полимерным раствором.

Свойства. К положительным эксплуатационно-техническим свойствам уникальной природной структуры древесины относится сравнительно низкая средняя плотность при прочности, обеспечивающей функциональную надежность разнообразных конструкций жилых, общественных, промышленных зданий.Показатели прочности древесины различных пород определяют разрушающими методами на универсальной испытательной машине. Для испытаний используют малые чистые образцы (без пороков). Полученные показатели, характеризующие механические свойства различных пород древесины, пересчитывают на стандартную влажность (12%).Оценку механических свойств ДСП, ДВП, фанеры проводят с учетом прочности материала. При этом важным критерием является предел прочности при статическом изгибе (для ДСП, ДВП, фанеры) и предел прочности при растяжении (для ДСП, фанеры). При оценке качества фанеры и ряда других материалов (оконные и дверные коробки, паркет) определяют прочность клеевых соединений. Механические свойства фанеры характеризует также предел прочности при скалывании по клеевому слою. К отрицательным характеристикам древесины относят возможность образования пороков, сравнительно высокие гигроскопичность и водопоглощение, низкую биостойкость, в том числе возможность загнивания. При изменении влажности происходит усадка или набухание древесины. При этом они различны в тангенциальном и радиальном направлениях, высыхание происходит неравномерно. В результате внутренние напряжения в материале могут вызвать коробление и растрескивание. Наличие в древесине определенного количества влаги (обычно более 18-20%), изменение ее количества и перемена температуры создают условия для развития дереворазрушающих грибков. В соответствии с требованиями ГОСТа, влажность конкретных древесных материалов должна находиться в определенных пределах. Влажность древесных строительных материалов, в соответствии с ГОСТом, определяют путем высушивания образцов в специальных сушильных шкафах и взвешивания образцов до и после высушивания. Для ускорения испытаний рационально использовать современные нейтронные, электро- и электромагнитные влагомеры. В ряде случаев необходимо принимать во внимание анизотропность свойств древесины – различное сопротивление физико-механическим воздействиям вдоль и поперек волокон материала. Теплопроводность, прочность при сжатии и растяжении вдоль волокон древесины заметно превышают аналогические показатели поперек волокон. Оценивая эксплуатационно-технические свойства древесных материалов, архитектор должен учитывать, что сравнительно крупные элементы конструкций из древесины, например клееные балки, арки, фермы, рамы, могут достаточно длительное время сохранять прочность в условиях пожара. Эстетические характеристики многих материалов связаны с цветом, блеском и текстурой соответствующей породы дерева. Указанные эстетические свойства зависят от комплекса различных факторов, среди которых следует выделить климат и место роста дерева, его возраст, время и условия хранения древесины. Более яркая окраска характерна для древесных пород, которые растут в южных районах. Цвет свежего разреза или раскола большинства пород древесины постепенно под влиянием воздуха и света изменяется – становится менее ярким, приобретает более темный оттенок. Блеск различных пород древесины связан с их плотностью и видом разреза или раскола (сердцевинные лучи направленно отражают световой поток). Текстура древесины целиком определяется характером макроструктуры на конкретном разрезе, а также различием в цвете определенных его участков.У лиственных пород более разнообразная текстура, чем у хвойных пород. Цвет древесины различных пород определяют на свежих разрезах или расколах, пользуясь атласом цветов или опорной шкалой цветов. Визуально оценивают текстуру и блеск древесины.При оценке эстетических характеристик конкретных материалов из древесины обращают внимание на возможные пороки и дефекты на лицевой поверхности. К характерным дефектам материалов из древесины относится шероховатость поверхности, которая образуется в результате ее неровностей, наличия ворсистости отдельных волокон и мшистости. Шероховатость определяется среднеарифметическими максимальными высотами неровностей – от вершины гребня до дна впадины и визуальной оценкой ворсистости и мшистости. Установлено 12 классов шероховатости поверхности древесных материалов и изделий (первая цифра обозначает № класса, после тире дана среднеарифметическая величина высот неровностей, мкм, не более): 1 – 1600, 2 – 1200, 3 – 800, 4 – 500, 5 – 320, 6 – 200, 7 – 100, 8 – 60, 9 – 32, 10 – 16, 11 – 8, 12 – 4. Шероховатость поверхности определяют индикаторными глубиномерами, для более точных измерений пользуются микроскопами и другими приборами. Способ отделки, внешний вид и размеры древесных строительных материалов оценивают визуально и с помощью металлических линеек, рулеток, набора щупов, угломеров, поверочных угольников, индикаторных толщиномеров, микрометров.

Области применения. Древесные материалы применяют в современной архитектуре как конструкционные, но чаще как конструкционно-отделочные и отделочные.

Весьма популярны малоэтажные жилые дома из бревен или бруса (север России, средняя полоса, Скандинавские страны и др.); пиломатериалы для производства сборных (в Финляндии, Швеции, Норвегии, США, Канаде, а также в странах с ограниченными запасами сырья – Германии, Англии, Франции и даже Японии); брус для каркасов сборных элементов малоэтажных зданий, древесно-волокнистые, цементно-стружечные плиты, фанеру и тонкие листы из стали, алюминия, меди для обшивки (в Скандинавских странах, США, Венгрии); пиломатериалы применяют и для возведения каркасов малоэтажных зданий, где соединения вертикально и горизонтально расположенных балок, стен и перекрытий (заполнение каркаса) обеспечивают необходимую прочность и жесткость конструкции. В отечественном деревянном городском и сельском строительстве можно выделить два типа конструкций: стоечно-балочная система с обшивкой и заполнением пустот теплоизоляционным материалом и соединение каркаса со щитами определенных размеров. Деревянный каркас четырех основных типов – штутгартский, лейпцигский, фрайбургский и «решетчатый» - преобладающая конструкция соответствующих зданий в Германии. Многочисленные разновидности каркасных конструкций популярны в европейских странах и США. Известны примеры изготовления и применения сборных элементов жилых зданий из материалов на основе отходов деревообработки. В российской архитектурно-строительной практике применяли панели из арболита - смеси минерального вяжущего (портландцемента), различных древесных и растительных частиц (опилок, стружек, дробленки, костры льна и др.). Для отделки лицевой поверхности панелей использовали различные способы. Значительной технико-экономической эффективностью обладает производство и применение элементов деревянных клееных конструкций (ДКК) – балок, рам, арок, ферм, пространственных структур. В настоящее время во многих странах соответствующее производство представляет самостоятельную отрасль промышленности, включающую научные центры, проектные мастерские, специализированные заводы.В практике строительства выделяют прямолинейные и пространственные типы конструкций из индустриальных деревянных клееных изделий.Для перекрытий в зданиях промышленного и общественного назначения применяют балки с прямоугольной, тавровой и коробчатой формой сечения. Их изготовляют склеивая доски или клеефанерными (с брусчатой обвязкой). Форма и вид балок, как и их расположение, непосредственно влияют на эстетические характеристики сооружения. Своеобразная пластика здания при использовании перекрытия из неразрезных ломаных балок, например в здании ратуши в Нюртингене, Германия.При жестком соединении балок, расположенных горизонтально, вертикально или с наклоном, получают рамные конструкции. Их форма, в том числе с прямыми и ломаными ригелями, влияет на восприятие эстетики здания и интерьера. Г-образная форма рамы использована при строительстве трибун велотрека в Мюнхене (Германия). При высоте консольного покрытия 37 м по контуру сооружения (110х150 м) расположены 56 таких рам.Не менее оригинальны гнутые рамы и ригели плавательного бассейна в г. Берке, Франция.Большими формообразующими возможностями обладают деревянные арки разнообразной конфигурации, перекрывающие пространство до 100 м и более. При строительстве катка в Архангельске применялись трехшарнирные арки пролетом 63 м, в Ржеве рынок перекрыт треугольными арками пролетом 47 м. Арки определенных типов использованы для покрытия плавательного бассейна в Крезо, Франция, спортивной арены в Турку, Финляндия; для моста через реку Неккар в Ротенбурге, Германия.Фермы производят с не менее разнообразными конструкциями. Например, треугольная открытая во внутреннее пространство ферма с нижней затяжкой перекрывает 53-метровый пролет стадиона в г. Лаппеэнранта, Финляндия; фермы пролетом 56,1 м разнообразной формы перекрывают каток в Нюрнберге, Германия.Формообразующие возможности элементов ДКК хорошо проявились при создании пространственных покрытий: различных типов оболочек, кружально-сетчатых сводов, складчатых элементов, куполов.Волнистая оболочка использована при устройстве покрытия бассейна «Чайка» в Москве. Оболочки гипара применены для перекрытия коттеджа в г. Хегенхейме, Франция, павильона информации на центральной площади Брюсселя, Бельгия. Пять оболочек коноидов использованы в Доме архитектора в Ламбертвилле, США.Кружально-сетчатые своды изготовляли, как правило, из отдельных цельных косяков пролетом до 100 м.Перекрытия с разнообразными формами получали при использовании складчатых элементов в виде ромба, согнутого по большей диагонали.Весьма разнообразны планы зданий, покрытых по контуру куполами из элементов ДКК: квадратные, круглые, овальные, многогранные. Выставочный дворец на городской ярмарке в Авиньоне, Франция, покрыт ребристым куполом пролетом 102 м.Ребристый конический купол диаметром 47,7 м построен для цирка в Мюнхене, Германия.Современные зодчие, используя древесные материалы для наружной отделки, уделяют внимание членению фасада на отдельные объемы или плоскости, простенки и проемы, балконы, лоджии, выделению элементов конструкции. Они предусматривают, например, расположение обшивки из пиломатериалов в разных направлениях на фасаде детского сада в Сандвикене, Швеция.Своеобразен фасад церкви в г. Лафейетте, США, где для отделки использован гонт. Часто при создании образа интерьера общественного или жилого здания композиционный акцент связан с открытыми элементами конструкций из древесных материалов. Например, эстетика ресторана «Мерепинга» около Таллинна в большой мере определяется легкими стропилами и ригелями, интерьера культового здания в г. Либрамон, Бельгия, - ритмичной, раскладкой конструктивных элементов.В плавательном бассейне в г. Корбей-Эссон, Франция, открытые элементы ДКК сочетаются с контрфорсами из бетона. Не случайно в современных коттеджах, загородных домах, в интерьерах жилых комнат часто предусматривают устройство фальшбалок из склеенных досок (как правило, с имитационной отделкой лицевой поверхности) на длину или ширину потолка.Традиционный характер отечественного жилища, формировавшийся на протяжении многих веков, предполагает широкое применение материалов из древесины для покрытия полов. Использование этих материалов заметно увеличивается и в зарубежных странах, особенно в Скандинавских, где древесина издавна, как и на Руси, применялась для покрытий полов.Нередко в отечественной практике используют дощатый настил из массивной древесины. Однако его высокая материалоемкость (доски делают толщиной 28 и даже 36 мм), необходимость обязательной построечной доводки и окраски, возможность коробления досок и расстройства стыков между ними, не позволяет его перспективным.Большой популярностью в современной архитектурно-строительной практике для покрытия полов в жилых и общественных зданиях пользуются паркетные щиты и доски. Многочисленные фирмы выпускают разнообразные виды этих индустриальных изделий.Вместе с тем для покрытий полов применяют материалы на основе древесных отходов – ДСП, ДВП и экологически чистые ЦСП. Из них устраивают сборные стяжки под рулонные покрытия, но их можно использовать и непосредственно для лицевого покрытия пола с последующей окраской или с заводским отделочным слоем.

Литература: [1], с. 59-71; [2], с. 27-30, 222-227; [6], с. 4-23; [9], с. 20-29

.

Дата добавления: 2014-12-08