2010-12-27

1

Drewno i

Drewno i materiały

materiały

drewnopochodne

drewnopochodne

Drewno na tle innych materiałów

- materiał

ro

ś

linny

(naturalny, organiczny)

- budowa

komórkowa

(tkanki o ró

ż

nych funkcjach)

- struktura

włóknista

(włókna ukierunkowane)

- materiał

anizotropowy

(warto

ść

cechy zale

ż

y od kierunku jej badania)

Ź

ró

d

ło

:

J.

M

.

D

in

w

o

o

d

ie

:

Jo

u

rn

a

l

o

f

M

icr

o

sco

p

y

1

0

4

(1

),

1

9

7

5

2010-12-27

2

gatunki iglaste

(80 do 120 lat; konstrukcje wi

ęź

b dachowych, stolarka budowlana, podłogi)

Modrzew

(Larix europaea)

z technicznego punktu widzenia najlepsze i najbardziej trwałe; rzadko
stosowane

Sosna

(Pinus silvestris)

mi

ę

kkie, łatwe w obróbce, spr

ęż

yste, o dobrej wytrzymało

ś

ci

mechanicznej

Ś

wierk

(Picea abies)

mi

ę

kkie, o

ś

redniej wytrzymało

ś

ci, spr

ęż

yste, trudne w obróbce, lepsze

górskie ni

ż

nizinne

Jodła

(Abies alba)

mi

ę

kkie, o

ś

redniej wytrzymało

ś

ci, gi

ę

tkie i łupliwe, sporo s

ę

ków

wypadaj

ą

cych

Gatunki drewien europejskich stosowane

w budownictwie

gatunki li

ś

ciaste

(głównie stolarka budowlana, podłogi posadzki)

Brzoza

(Betula pendula i Betula pubescens)

dobre wła

ś

ciwo

ś

ci mechaniczne, mała odporno

ść

na grzyby

Buk

(Fagus silvatica)

twarde, o du

ż

ej wytrzymało

ś

ci, łatwe w obróbce

D

ą

b

(Quercus robur lub Quercus petrea)

twarde, ci

ęż

kie, o dobrych parametrach wytrzymało

ś

ciowych, odporne na

ś

cieranie

Jesion

(Fraxinus excelsior)

ci

ęż

kie, wytrzymałe i bardzo elastyczne; w warunkach suchych trwałe,

w wilgotnych łatwo ulega zniszczeniu

Topola

(Populus, ok. 30 gatunków)

jedyne drewno li

ś

ciaste stosowane (rzadko) do wykonywania konstrukcji

budowlanych (tam gdzie brak iglastych)

Gatunki drewien europejskich stosowane

w budownictwie

2010-12-27

3

Podstawowe informacje o budowie drzewa

i strukturze drewna

korona

konary, gał

ę

zie

grubizna

lub

strzała

korzenie

szyjka

korzeniowa

karpina

Φ

ok. 8 cm

Podstawowe informacje o budowie drzewa

i strukturze drewna

przekrój

poprzeczny

przekrój

podłu

ż

ny

(promieniowy)

przekrój

styczny

W

||

≠

W

⊥

⊥⊥

⊥

2010-12-27

4

Podstawowe informacje o budowie drzewa

i strukturze drewna

rodzaje tkanek

- przewodz

ą

ca,

- gromadz

ą

ca,

- mechaniczna.

skład chemiczny drewna

(suchego)

- w

ę

giel (C):

≈

50%

- tlen (O

2

):

≈

40%

- wodór (H):

≈

5%

- azot (N):

≈

0,2%

zwi

ą

zek

iglaste

li

ś

ciaste

- celuloza (włóknik)
- lignina
- hemiceluloza
-

ż

ywice

- inne (mineralne)

≈

55%

25 d0 30%

≈

20%

≈

3%

≈

4%

≈

45%

20 do 25%

≈

25%

≈

0,5%

≈

13%

Podstawowe informacje o budowie drzewa

i strukturze drewna

woda w drewnie

Ź

ródło: http://solidnydom.pl/wilgotnosc-drewna.html

drewno przygotowane

do eksploatacji

(wysuszone)

≈

15% m.

ś

cianki komórek

cz

ęś

ciowo nasycone wod

ą

drewno

ś

wie

ż

o

ś

ci

ę

tego drzewa

55 do 70% m.

ś

cianki komórek nasycone

wod

ą

, komórki wypełnione

cz

ęś

ciowo

2010-12-27

5

Podstawowe informacje o budowie drzewa

i strukturze drewna

przekrój poprzeczny grubizny (strzały)

kora

miazga korowa

łyko

miazga twórcza

przyrosty roczne (słoje)

rdze

ń

biel

(młode drewno,

du

ż

a wilgotno

ść

)

twardziel

(stare drewno,

mniejsza wilgotno

ść

)

Podstawowe informacje o budowie drzewa

i strukturze drewna

Przyrosty roczne (słoje)

http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/bois/index.htm

Fotografie: R. Prat

przyrost

wczesny

(wiosna)

przyrost

pó

ź

ny

(lato)

1 cm

≤

4 słoje/cm - szerokosłoiste

> 4 słoje/cm - w

ą

skosłoiste

wczesny – wilgotne, mało zwarte, jasne;
pó

ź

ny – mniejsza wilgotno

ść

, bardziej zwarte, ciemne

2010-12-27

6

Wła

ś

ciwo

ś

ci drewna drzew europejskich

- barwa: jasno

ż

ółta do br

ą

zowej w zale

ż

no

ś

ci od gatunku,

- zapach: ró

ż

ny w zale

ż

no

ś

ci od gatunku,

- rysunek: ró

ż

ny w zale

ż

no

ś

ci od gatunku.

- g

ę

sto

ść

:

≈

1,55 g/cm

3

- g

ę

sto

ść

pozorna przy w

≈

15% m.:

od 500 kg/m

3

(sosna,

ś

wierk) do 800 kg/m

3

(d

ą

b)

- wilgotno

ść

: do 70% m. (równowagowa

≈

15% m.),

- nasi

ą

kliwo

ść

: do 70% m.

- rozszerzalno

ść

cieplna: mała,

(wzdłu

ż

wł. - 0,5x10

-5

[1/K], w poprzek wł. - 3x10

-5

[1/K],

- wła

ś

ciwo

ś

ci mechaniczne

Wła

ś

ciwo

ś

ci drewna drzew europejskich

Wytrzymało

ść

drewna w ró

ż

nych stanach obci

ąż

e

ń

jest

znacznie

wi

ę

ksza w kierunku równoległym

do włókien,

ni

ż

w kierunku prostopadłym.

- na

ś

ciskanie

||

:

30 MPa (topola), 45 MPa (

ś

wierk, sosna), 55 MPa (d

ą

b,

modrzew), 60 MPa (grab, akacja)

- na rozci

ą

ganie

||

:

75 MPa (topola), 95 MPa (

ś

wierk, sosna, d

ą

b),

110 MPa (modrzew), 165 MPa (buk)

- na zginanie

⊥

⊥⊥

⊥

:

55 MPa (topola), 65 MPa (modrzew, sosna,

ś

wierk),

120 MPa (akacja, jesion, buk)

2010-12-27

7

Wybrane wła

ś

ciwo

ś

ci drewna

Wpływ g

ę

sto

ś

ci pozornej na

wytrzymało

ść

drewna na

ś

ciskanie

i rozci

ą

ganie wzdłu

ż

włókien

Wpływ g

ę

sto

ś

ci pozornej na wytrzymało

ść

Ź

ródło: Biliszczuk J., Bie

ń

J., Maliszkiewicz P.:

Mosty z drewna klejonego. WKiŁ, Warszawa, l989.

Wybrane wła

ś

ciwo

ś

ci drewna

Wpływ wilgotno

ś

ci na wytrzymało

ść

Ź

ródło: Mielczarek Z.: Konstrukcje drewniane. Arkady.

Warszawa, 1994

Im

wilgotno

ść

wi

ę

ksza

, tym

wytrzymało

ść

mniejsza.

przykład wpływu wilgotno

ś

ci

drewna na:

1

– rozci

ą

ganie wzdłu

ż

włókien,

2

–

ś

ciskanie przy zginaniu,

3

–

ś

ciskanie wzdłu

ż

włókien,

4 –

ś

cinanie wzdłu

ż

włókien

2010-12-27

8

Wpływ wilgotno

ś

ci na wła

ś

ciwo

ś

ci mechaniczne

drewna

Wzór Bauchingera

f

15

= f

w

[1 +

α

w

(w - 15)]

f

15

– wytrzymało

ść

przy wilgotno

ś

ci 15% m.

(równowagowa w warunkach powietrzno-suchych),

f

w

- wytrzymało

ść

przy wilgotno

ś

ci 10% < w < 30%,

α

w

- współczynnik zmiany wytrzymało

ś

ci drewna przy zmianie

wilgotno

ś

ci o 1 %,

(0,02 do 0,04 zale

ż

nie od rodzaju wytrzymało

ś

ci

i kierunku badania)

w - wilgotno

ść

drewna [% m].

Zale

ż

no

ść

pozwala na badanie wytrzymało

ś

ci drewna

o wilgotno

ś

ci w i sprowadzenie jej do wytrzymało

ś

ci drewna

o wilgotno

ś

ci 15% m.

Trwało

ść

drewna – informacje ogólne

Drewno wykazuje

du

żą

trwało

ść

zarówno

w warunkach

stale suchych

(zabytki kultury egipskiej), jak i

stale

mokrych

(pale posadowienia budynków w Wenecji,

elementy drewnianego mostu Trajana zatopione w Dunaju).

Drewno wykazuje

obni

ż

on

ą

trwało

ść

w warunkach

zmiennej wilgotno

ś

ci i braku wymiany powietrza

oraz

przy oddziaływaniu wysokiej temperatury.

W warunkach atmosferycznych

wi

ę

ksz

ą

trwało

ść

wykazuje

drewno:

- o wi

ę

kszej g

ę

sto

ś

ci pozornej,

- zawieraj

ą

ce wi

ę

cej

ż

ywic (naturalny impregnat) garbników,

- z cz

ęś

ci twardzielowej.

2010-12-27

9

Trwało

ść

drewna – zabiegi konserwuj

ą

ce

Podstawowym zabiegiem przygotowuj

ą

cym

drewno do eksploatacji jest jego

wła

ś

ciwe wysuszenie

do wilgotno

ś

ci równowagowej dla warunków

powietrzno-suchych.

Wilgotno

ść

ta wynosi ok. 15% m.

Trwało

ść

drewna – zabiegi konserwuj

ą

ce

dodatkowe zabiegi to:

- wykonywanie powłok odcinaj

ą

cych drewno od czynników

zewn

ę

trznych (opalanie, powłoki bitumiczne, lakiery z tworzyw

sztucznych)

- impregnacja

ś

rodkami zabezpieczaj

ą

cymi przed zmianami

wilgotno

ś

ci, grzybami, owadami i obni

ż

aj

ą

cymi palno

ść

powłoka

zwykła

powłoka ulegaj

ą

ca

spienieniu w wysokiej

temperaturze

impregnacja

przypowierzchniowa

impregnacja skro

ś

na

2010-12-27

10

Ź

ródło: http://solidnydom.pl/wilgotnosc-drewna.html

Suszenie i skurcz drewna

wilgotno

ść

55 – 70 %

20 – 35 %

≈

15 %

ś

wie

ż

o

ś

ci

ę

te

wysuszone

(wilgotno

ść

równowagowa)

stan nasycenia

ś

cianek

komórkowych

skurcz niewielki

skurcz:

- wzdłu

ż

włókien - 0,1 do 0,8 %

- w poprzek włókien -

3 do 6 %

- styczny -

6 do 12 %

- obj

ę

to

ś

ciowy -

10 do 20%

Suszenie i skurcz drewna

Paczenie si

ę

przekrojów drewnianych

Przyczyna:

ró

ż

na wilgotno

ść

drewna w bieli i twardzieli

brak symetrii rozkładu wilgotno

ś

ci

wzgl

ę

dem osi poziomej

symetria rozkładu wilgotno

ś

ci

wzgl

ę

dem obydwu osi

brak symetrii rozkładu wilgotno

ś

ci

wzgl

ę

dem osi poziomej

niekorzystne efekty mo

ż

na

redukowa

ć

wła

ś

ciwym

przebiegiem suszenia

2010-12-27

11

deski

bale

kraw

ę

dziaki

belki

łaty

Tarcica budowlana – podstawowa grupa budowlanych

wyrobów z drewna

(drewno konstrukcyjne)

przykłady planów

przecierania

Tarcica budowlana – przykład zastoosowania

(jedna z odmian konstrukcji wi

ęź

by dachowej)

2010-12-27

12

Materiały drewnopochodne

W ogólno

ś

ci s

ą

to materiały składaj

ą

ce si

ę

w głównej mierze z

cienkich warstw

lub

cz

ą

stek

rozdrobnionego

drewna

lub

innych

ro

ś

lin

, poł

ą

czonych lepiszczem organicznym lub mineralnym.

Ze spoiwem organicznym (

ż

ywice, kleje):

- sklejki,
- płyty wiórowe,
- pa

ź

dzierzowe (len, konopie),

- płyty OSB (Oriented Strand Boards),
- pil

ś

niowe.

Ze spoiwem mineralnym (cement):

- płyty wiórowo-cementowe,
- trocinobeton,
- stru

ż

kobeton,

- zr

ę

bkobeton.

Materiały drewnopochodne

płyta wiórowa

pa

ź

dzierzowa

płyta OSB

sklejka

zr

ę

bkobeton

d

ź

wi

ę

kochłonna płyta

z trocinobetonu

Ź

ródła: http://www.techbud.com.pl http://www.signalco.pl, http://www.osb.pl