Строительные материалы из дерева: 1.2 Строительные материалы из дерева

Древесные строительные материалы

Сырьё. Растущее дерево состоит из корня, ствола и кроны. Древесину, используемую в качестве строительного материала, в основном даёт ствол, который составляет до 90% объёма дерева.

Представление о макроструктуре получают, рассматривая разрезы ствола дерева по трём направлениям.

Основные части ствола дерева: сердцевина, сердцевинные лучи, ядро, заболонь, годичные слои, сосуды или смоляные ходы

Сердцевина представляет собой рыхлую ткань, состоящую из клеток с тонкими, слабо связанными друг с другом стенками.

У всех пород имеются сердцевинные лучи – светлые, часто отличающиеся блеском линии, которые направлены от сердцевины к коре.

Ядро – внутренняя часть ствола, образующаяся по мере роста дерева. Когда внутренняя, наиболее старая часть древесины ствола отмирает, клетки уплотняются, движение влаги по этим клеткам прекращается, поэтому древесина ядровой части отличается прочностью и стойкостью к загниванию. Некоторые древесные породы, например берёза, клён, ядра не имеют.

Заболонь состоит из колец более молодой древесины, окружающих ядро. По живым клеткам заболони растущего дерева перемещается влага с растворёнными в ней питательными веществами.

Образование годичных слоёв связано с ежегодным приростом древесины. Внутри каждого слоя, соответствующего одному году жизни дерева, различают раннюю (весеннюю) и позднюю (летнюю) зоны.

Сосуды или смоляные ходы (в зависимости от породы древесины) представляют собой трубки, каналы различной величины.

Древесина может иметь пороки – недостатки её отдельных участков, снижающих качество и ограничивающие возможности использования материала. Пороки механического происхождения, возникающие в древесине в процессе её добычи и обработки, называют дефектами.

К характерным порокам относятся: различные сучки , трещины различного расположения и размеров, пороки строения, отклонения от нормальной формы ствола, грибные поражения, повреждения насекомыми; дефекты, образующиеся в процессе обработки; инородные включения; деформации.

Выделяют две группы древесных пород, встречающихся в лесах нашей страны: хвойные и лиственные.

Среди наиболее распространённых хвойных пород, используемых в России для производства строительных материалов, — сосна, ель, лиственница, пихта, кедр.

Сосна – ядровая порода, мягкая и прочная, легко обрабатывается.

Ель отличается  древесиной, менее смолистой и более легкой, чем у сосны. Ель труднее обрабатывается из-за большого количества твёрдых сучков. Эта порода сравнительно быстро загнивает, но деформации (коробление) древесины не высока.

Лиственница имеет древесину плотную, твёрдую и прочную, менее подверженную гниению, она почти не коробится.

Древесина пихты во многом аналогична древесине ели, но у нее нет смоляных ходов.

У кедра лёгкая и мягкая древесина, прочностные характеристики которой уступают сосне.

Лиственные породы, в зависимости от расположения сосудов в годичных слоях, бывают кольцесосудистые и рассеянно-сосудистые. Лиственные породы делят на мягкие и твёрдые, причём все кольцесосудистые относят к твёрдым породам, рассеянно-сосудистые могут быть и твёрдые, и мягкие.

Самые распространённые лиственные породы – дуб, бук, ясень, берёза, осина, ольха, липа, клён.

Дуб отличается плотной, прочной и твёрдой древесиной, которую применяют для строительства гидротехнических сооружений, мостов, изготовления паркета, столярных изделий, фанеры.

Бук имеет тяжёлую твёрдую древесину, которая легко раскалывается и склонна к загниванию. Из нее получают фанеру и паркет.

У ясеня весьма плотная, гибкая, но менее прочная, чем у дуба, древесина, используемая при столярно-отделочных работах, в производстве мебели.

У берёзы плотная заболонная древесина, которая сравнительно легко загнивает при повышенной влажности и отсутствии тока воздуха. Из древесины берёзы производят фанеру, столярные изделия, отделочные материалы. Древесина берёзы предпочтительна в возрасте 40-50 лет, затем ее эксплуатационно-технические характеристики ухудшаются.

Осина – заболонная порода, сравнительно лёгкая, мягкая. Склонна к загниванию на корню, используется для производства фанеры, древесных плит. Высушенная и выдержанная древесина осины использовалась для кровли куполов деревянных церквей. При этом лицевая поверхность изделий со временем приобретала оригинальный серебристый оттенок.

У ольхи сравнительно мягкая заболонная древесина, склонная к загниванию и червоточине, применяется в основном для сухой среды.

Липа – сравнительно мягкая порода, хорошо обрабатывается, мало трескается и коробится, применяется для изготовления фанеры.

У клёна плотная древесина, которая сравнительно мало коробится и стойка к загниванию, хорошо подвергается обработке.

К основным технологическим операциям при производстве древесных материалов относятся добыча и обработка.

Добыча древесины предполагает валку, раскряжевку и окорку деревьев. Раскряжевка – процесс поперечного деления хлыстов – стволов поваленного дерева, опиленных от корневой части и очищенных от сучьев. При этом выделяют деловую и дровяную части ствола.

Древесные материалы производят, как правило, на деревообрабатывающих предприятиях путём следующих основных технологических операций:

Распиловка или раскрой бревна.

Строгание, лущение – снятие специальными ножами тонких срезов древесины,  лущение – резание по спирали.

Фрезерование – резание специальными ножами и получение требуемого профиля древесных материалов.

Сборка полуфабрикатов (соединение заготовок), полученных после механической обработки, т.е. склеивание.

Обработка отходов предусматривает их сортировку, перемешивание со связующим и формование, часто прессование под давлением. Различают отходы мягкие (опилки, стружка, волокна) и кусковые (куски веток, коры, сучьев).

Сушка повышает прочность древесины и значительно удлиняет сроки ее эксплуатации. Сушка может быть в естественных и искусственных условиях.

Принципиальное значение имеет защитная обработка древесины.

Эффективные способы защиты материала – антисептирование и антипирирование.

Антисептики – вещества, ядовитые для грибков, являющихся основной причиной загнивания древесины. Поверхностное антисептирование производят путём опрыскивания или промазывания растворами медного купороса, фтористого и кремнефтористого натрия. Масляные антисептики пригодны для обмазок конструкций, находящихся в грунте или в воде. Для этой же цели используют битумные антисептические пасты и силикатные пасты.

Антипирены представляют собой огнезащитные составы. Действие антиперенов основано на образовании в результате действия в результате действия температуры на поверхности материала плёнки, преграждающей доступ кислорода. Большинство антиперенов обладает одновременно и антисептическим действием.

Формирование эстетических характеристик древесных материалов связано прежде всего с характером отделки их лицевой поверхности.

Прозрачная отделка поверхности древесных материалов позволяет сохранить или ещё более проявить текстуру материала. Основные этапы такой отделки включают подготовку поверхности древесины, создание покрытия и его облагораживание.

В ходе столярной подготовки поверхности устраняют ряд дефектов – заделывают трещины, высверливают и заделывают сучки, выравнивают и зачищают поверхность и шлифуют.

В ходе отделочной  подготовки удаляют ворс, обессмоливают, отбеливают, грунтуют, красят.

Облагораживание основного отделочного покрытия производят шлифованием или разравниванием (разглаживание томпоном, смоченным растворителем), а также полированием.

При  непрозрачной отделке учитывают, что цвет и текстура древесины скрываются. Такую отделку применяют, как правило, для материалов и изделий из некоторых хвойных и некоторых лиственных пород. Основные этапы технологии непрозрачной отделки в основном те же, что и при прозрачной отделке, однако процесс отделочной подготовки в данном случае включает операции обессмоливания, подмазывания, грунтования, сплошного и местного шпатлевания поверхности. Отделочное покрытие состоит, как правило, из нескольких слоёв краски.

При имитационной отделке материалам из древесины обычных пород, не отличающимся выразительными эстетическими характеристиками, придаётся внешний вид древесины более ценных и редких пород (красное дерево, орех, полисандр, лимонное дерево, ясень и др.) или других материалов.  Имитационной отделке подвергают древесностружечные и древесноволокнистые плиты, фанеру.

Основные виды имитационной отделки – крашение, нанесение рисунка текстуры ценных пород непосредственно на поверхность древесных материалов и изделий, облицовка древесных материалов текстурированной бумагой.

К оригинальным, но трудоёмким видам отделки относится мозаика (орнаментальное или сюжетное изображение, выполненное из однородных или различных по материалу частиц) и резьба.

Наиболее распространённые виды мозаики по древесине – инкрустация, интарсия, маркетри, блочная мозаика.

При инкрустации на одном уровне с поверхностью изделия врезаются пластинки определённой формы из других материалов (металл, слоновая кость, перламутр).

Инкрустация древесиной по древесине называется интарсией.

Мозаичный набор из кусочков шпона различных пород древесины называется маркетри.

Технология блочной мозаики сводится к склеиванию блоков по заданному рисунку из разноцветных брусочков или пластинок древесины. Затем блоки разрезают поперёк на множество тонких пластинок с одинаковым рисунком и вставляют в соответствующие углубления или наклеивают на поверхность материалов из древесины.

Основная номенклатура древесных материалов включают круглые лесоматериалы, пиломатериалы. шпон, фрезерованные, в том числе погонажные изделия, изделия из склеенных полуфабрикатов, из отходов, обои бумажные, древесные пластики.

Круглые лесоматериалы – отрезки стволов деревьев. В зависимости от толщины (диаметра) бревна в узкой части (верхнем отрубе).

Пиломатериалы получают при продольном раскрое брёвен. Материалы с опиленными кромками называют обрезными, с неопиленными – необрезными.

По размерам пиломатериалы общего назначения разделяются на сравнительно тонкие, толщиной до 32 мм и толстые, толщиной 35 мм и более. По длине пиломатериалы делятся на короткие, длиной 0,5 – 0,9 м, средние – 1-1,9 м, длинные — 2-6,5м.

Шпон – тонкие срезы древесины заданной толшины (0,35 – 4 мм).

К фрезерованным, в том числе погонажным, материалам относятся различные профильные: поручни, плинтусы, наличники, доски для облицовки, паркет штучный.

К материалам из склеенных полуфабрикатов (заготовок) относятся прежде всего элементы деревянных клееных конструкций, паркетные доски, паркет щитовой, оконные и дверные блоки, щиты, фанера.

Древесные материалы на основе отходов – плиты древесно – стружечные (ДСП), древесно-волокнистые (ДВП).

Фибролит – плитный материал, получаемый в результате твердения неорганического вяжущего (цемента0 с наполнителем из древесных стружек.

Арболит изготавливают из цемента и древесных опилок.

Обои бумажные получают путём нанесения рисунка на обойную бумагу.

Древесные пластики – пиломатериалы, например доски, брусья, обработанные при высоком давлении и температуре. Или крупноразмерные листы и плиты, получаемые при горячем прессовании листов шпона, пропитанных полимерным раствором.

К положительным эксплуатационно-техническим свойствам уникальной природной структуры древесины относится сравнительно низкая средняя плотность при прочности, обеспечивающей функциональную надёжность разнообразных конструкций зданий. В ряде случаев необходимо принимать во внимание анизотропность свойств древесины – различное сопротивление физико-механическим воздействиям вдоль и поперек волокон. Теплопроводность, прочность при сжатии и растяжении вдоль волокон древесины превышают аналогичные показатели поперёк волокон.

К отрицательным характеристикам древесины относят возможность образования пороков, сравнительно высокие гигроскопичность и водопоглощение, низкую биостойкость, в том числе возможность загнивания.

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 древесины различных пород определяют на свежих разрезах или расколах, пользуясь атласом 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. Например, на лицевой поверхности штучного паркета не допускается червоточина, засмолки, трещины, заболонные грибковые окраски и др.пороки, а также дефекты обработки – отщепы, сколы, вырывы, выщербины.

Среди всех современных древесных материалов с эстетической и экологической точек зрения выделяются прежде всего те, которые получают из натуральной (массивной) древесины.

Природные цвет и рисунок древесных пород вызывают ощущение теплоты, комфорта и положительные эмоции, а природные составляющие уникальной структуры древесины оказывают положительное влияние на физическое состояние человека. Кроме того, стадии производства, применения и утилизации древесных материалов экологически безопасны.

Строительные материалы из дерева делаются из разных пород древесины

Строительные материалы из дерева делаются из различных пород древесины. Находящаяся под корой внутренняя часть дерева, и является тем строительным материалом, о котором пойдёт речь.

В статье будут описаны преимущества и недостатки, когда лучше применять строительные материалы из дерева. Древесина бывает различных видов, например: сосна, ель, кедр, бук, дуб, пихта, ясень, липа, красное дерево и так далее.

Различные породы древесины

Сосна – дерево, при небольшом размере, обладающее огромным запасом прочности, а также весьма удобное при обработке.

Ель

Дуб – это самое распространённое древесное семейство, основным отличием является высокая прочность, и стойкость к гниению. Имеет очень эстетичный вид, гнётся и легко подлежит обработке. При строительстве дома используется не так часто, как при отделке.

Ясень – дерево, текстурой напоминает дуб. Его древесина твёрдая и вязкая, поэтому при обработке возникают проблемы. Еще к недостаткам ясеня, можно отнести его повышенную подверженность гниению.

Красное дерево – дерево тропических семейств, редкая порода на нашем рынке. Очень легко в обработке, и хоть древесина красного дерева достаточно мягкое, но не редко используется как строительный материал. Главная его особенность – это стойкость к погодным условиям и способность не увеличиваться либо уменьшаться в размерах.

Бук – по прочности с ним может конкурировать только дуб, но он более подвержен гниению, в отличие от дуба. Таким образом, изделия из бука не рекомендуется держать в среде с высокой влажностью. Процесс сушки данной породы древесины происходит на порядок быстрее других пород. Древесина бука отлично гнётся под паром. Легко обрабатывается, колется и пилится.

Строительные материалы из дерева значительно отличается от других видов строительных материалов тем, что имеют растительное происхождение. Из этого следует, что довольно затруднительно будет восполнить их запасы.

Преимущества строительного материала из дерева

И так в первую очередь, высокая прочность при небольшом весе в отличие от других строительных материалов. Сопротивление вибрационным нагрузкам. Высокий уровень теплоизоляции, не чем не уступающий постройкам с использованием пористых строительных материалов, например строительный материал газобетон, который тоже широко используется для строительства домов.

Демократическая стоимость, за исключением редких видов пород. Большая стойкость, на воздействие так называемой химической среды, как газов, так и кислот. Очень удобна для обработки, а также для составления нужных вам конструкций. Создаётся свой определённый микроклимат в сооружениях, которые построены строительными материалами из дерева.

Недостатки древесины

Один из самых распространённых это дефекты обработки дерева. При выборе материала следует внимательно обратить на него внимание, во избежание подобных проблем.

К недостаткам древесины относятся, подверженность грибковым болезням, плесень, гниль, и иные поражения поверхность древесины. Подверженность к восприятию природных факторов и погодных условий. Например, разбухание или усушка. Наличие естественных недостатков древесины, сучков, трещин, и пороков строения ствола.

Поделиться с друзьями:

Древесина: лучший «новый» строительный материал?

Древесина — один из старейших известных строительных материалов, история его использования насчитывает 10 000 лет.

В исследовании 2017 года, проведенном под руководством архитектора Джеффа Саннера и группы дизайнеров, инженеров и исследователей, изучалась эффективность использования дерева при строительстве небоскребов в Чикаго с целью выявления сильных и слабых сторон строительства из дерева в современной городской структуре. .

Область интереса исследования, предполагаемое здание в Чикаго, станет самой высокой деревянной башней в Соединенных Штатах, если оно будет завершено. River Beech Tower — это совместный проект архитекторов, властей Чикаго и Центра инноваций в области натуральных материалов Кембриджского университета. Задуманный как жилое восьмидесятиэтажное здание на южном рукаве реки Чикаго, его высота аналогична высоте других жилых зданий в городе. Хотя River Beech Tower не будет первой деревянной башней в Соединенных Штатах, она станет одной из самых высоких.

Европа уже является лидером в деревянном строительстве, с завершенными проектами из древесины и гибридной древесины в Швеции, Норвегии, Италии, Великобритании и других странах. Большинство из этих завершенных построек имеют от семи до четырнадцати этажей, но предлагаемые проекты по всему миру стремятся построить до тридцати пяти этажей.

Саннер и его команда подтвердили, что предложенный проект Башни Ривер-Бич — две узкие, соединенные башни — выгоден природным свойствам дерева и создаст стабильную среду. (Деревянная башня должна быть более узкой, чем башня из стали, из-за свойств строительного материала.) «Это соединение соединяет конструкции вместе, чтобы они действовали как единое целое, максимизируя производительность надстройки и сводя к минимуму напряжения элементов».

Исследование также показало, что строители и архитекторы должны рассчитывать на использование большего количества древесины, чем если бы они строили из стали или бетона. Отчасти это связано с тем, что строительство из массивной древесины требует поперечных раскосов, метода, который повышает устойчивость и считается благоприятным дизайном.

Авторы обращают внимание на дополнительные соображения, связанные с конкретными материалами при строительстве из дерева, такие как огне- и ветрозащита. Существует несколько различных способов привести современные деревянные конструкции в соответствие со строительными нормами безопасности, что требует как времени, так и затрат, но также необходимо.

Несмотря на эти проблемы, это предварительное исследование показывает, что преимущества строительства из дерева могут иметь долгосрочные положительные последствия для окружающей среды и общества.

Авторы приходят к выводу, что «повышение стоимости древесины, которое, как ожидается, произойдет в результате ее использования в качестве конструкционного строительного продукта, вероятно, повысит ценность хорошо управляемого лесного хозяйства. Это менее критично в Европе и Северной Америке, где существует давняя традиция ответственного лесопользования, но во многих частях развивающегося мира это может быть ключевым фактором для улучшения долгосрочной практики лесопользования».

Поддержка JSTOR ежедневно! Присоединяйтесь к нашей новой программе членства на Patreon сегодня.

JSTOR — это цифровая библиотека для ученых, исследователей и студентов. Читатели JSTOR Daily могут бесплатно получить доступ к оригинальным исследованиям наших статей на JSTOR.

River Beech Tower

Журнал CTBUH, № 2 (2017), стр. 40-46

Совет по высотным зданиям и городской среде обитания

Tall Timber

Журнал CTBUH, № 2 (2017), стр. 47 -49

Совет по высотным зданиям и городской среде

Плюсы и минусы: дерево как строительный материал

Брайан Ки, P.E. | 21 ноября 2019 г.

Древесина или пиломатериалы считаются одним из старейших и наиболее удобных материалов, используемых для строительства любого типа зданий или сооружений. Будь то 2×4 или 2×12, материал буквально растет на деревьях и широко доступен. Поскольку древесина также легкая и ее легко резать, подрядчики обычно рассматривают пиломатериалы в качестве основного строительного материала.

С инженерной точки зрения древесина имеет множество плюсов и минусов, о которых обычному человеку может быть неизвестно. Вы можете быть удивлены, прочитав некоторые свойства ниже:

PROS

• Вариант : По данным Международной организации по охране ботанических садов (BGCI), в мире насчитывается более 60 000 различных пород дерева, каждая из которых имеет свои отличительные свойства. Один кусок дерева может быть красивее другого, а другой может быть прочнее. Одно можно сказать наверняка, определенно есть разнообразие, из которого можно выбрать.
• Акустика : Мы все знаем, что дерево — это распространенный материал, используемый для изготовления большинства музыкальных инструментов. Это связано с тем, что древесина идеально поглощает звук, предотвращая эхо и вибрационный шум. Когда дело доходит до зданий, в концертных залах предпочтение отдается дереву.
• Тепло : Древесина обычно дает ощущение тепла по сравнению с бетоном или сталью. Это связано с тем, что количество энергии, необходимое для изменения температуры или удельной теплоемкости древесины, почти в два раза больше, чем у бетона, и в три раза больше, чем у стали.
• Техническое обслуживание и ремонт : За древесиной легко ухаживать и ремонтировать. Существует множество способов обработки дерева, включая масла, морилки и краски, которые можно нанести и эффективно использовать в течение нескольких часов. Если требуется ремонт, как подрядчики, так и домовладельцы могут легко использовать ручные инструменты для резки, выравнивания или скрепления деревянных материалов.

МИНУСЫ

• Усадка и набухание : Деревьям для роста нужна вода, а деревянные материалы легко впитывают воду, если их не обрабатывать или не обслуживать должным образом. При попадании воды на древесные волокна материал расширяется, и его структурные свойства значительно ухудшаются.
• Вредители и грибы : Некоторые вредители, насекомые и грибки способны переваривать древесину. Если дом не защищен от них, это бесконечный буфет. Некоторые мелкие насекомые, такие как термиты, могут просверливать и протыкать волокна древесины, что может привести к значительному износу древесного материала, пока не стало слишком поздно. Потребуется не только обработка от вредителей, но и замена деревянных элементов конструкции.
• Пожар : Если древесина не обработана химикатами, она может легко загореться и считается горючим материалом. Более толстая древесина может увеличить температуру горения деревянных материалов, но инженерные материалы, такие как ориентированно-стружечная плита или инженерные двутавровые балки, могут легко загореться, быстро сгореть и очень быстро распространиться.

Если у вас, как у домовладельца, или у вашего подрядчика есть какие-либо вопросы об использовании деревянных материалов и их свойствах, не стесняйтесь обращаться к нам в Team Engineering. Мы будем рады поделиться своими мыслями и помочь вам с вашими будущими проектами.