MATERIAŁY BUDOWLANE |
|---|
Nr ćwiczenia: 6Temat ćwiczenia:Badania wybranych cech technicznych drewna, wyrobów z drewna i materiałów drewnopochodnych. |
| Rok akademicki 2010/11 |
Wstęp teoretyczny
Obecnie drewno znajduje szerokie zastosowanie jako materiał na podłogi, boazerie, do wykonania ogrodzeń mebli i zabawek. W wielu krajach drewno jest ciągle ważnym materiałem budowlanym i używa się go do budowy większości niskich zabudowań mieszkalnych. Zapewnia ono stosunkowo dobrą izolację termiczną i elektryczną. Jego kolejną zaletą jest fakt, że jest to materiał ekologiczny. Odpady powstałe przy produkcji różnych sortymentów drewna są wykorzystywane do produkcji płyt pilśniowych, wiórowych, sklejek, itd., które także są materiałem do wykonywania wielu przedmiotów codziennego użytku.
W omawianym doświadczeniu badane były: gęstość pozorna, wytrzymałość na ściskanie wzdłuż i w poprzek włókien dla drewna brzozowego oraz twardość dla jesionu. Sprawdzone zostały także cechy zewnętrzne deszczułki bukowej, a następnie została scharakteryzowana płyta pilśniowa porowata ze względu na podział, klasyfikację i wymagania.
Oznaczenie gęstości drewna
Po oznaczeniu masy próbki z dokładnością do 0.01 g i jej wymiarów z dokładnością 0.1 mm oblicza się gęstość ze wzoru:
δ = m / abl
Gdzie:
m – masa próbki w [g]
abl – wymiary próbki w [cm3]
Przeliczanie wartości gęstości drewna o znanej wilgotności W na wartość przy dwunasto procentowej wilgotności:
jeżeli W zawarte jest w przedziale 7 ≤ W ≤ 17 przeliczenie należy wykonać według wzoru:
δ12 = δW [1 - (1 - Kβ)(W - 12) / 100]
Gdzie:
W – wilgotność próbki w [%]
δW – gęstość przy wilgotności W w [g/cm3]
Kβ – współczynnik skurczu objętościowego, dla obliczeń przybliżonych można przyjąć Kβ = 0,85 δW
Jednostka: [g/cm3]
Dokładność: 0,005 g/cm3
Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien
Do badania wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien stosuje się próbki o następujących wymiarach przekroju 20x20 [mm] i długości 30 [mm]
Wymiary przekroju określa się z dokładnością do 0.1 mm . Próbka jest poddawana ściskaniu w maszynie probierczej, ze stałą prędkością, dobraną tak, aby zniszczenie próbki nastąpiło w czasie 90 +/- 30 s od chwili rozpoczęcia obciążania. Bezpośrednio po badaniu określa się wilgotność próbki. Wytrzymałość na ściskanie wzdłuż włókien oblicza się z dokładnością do 0,5 MPa wg wzoru:
RcW = P / a∙b [MPa]
Gdzie:
P – siła użyta do zniszczenia próbki [kN]
a – wymiar próbki w kierunku promieniowym [cm]
b – wymiar próbki w kierunku stycznym [cm]
Aby przeliczyć wytrzymałość w danej wilgotności na wytrzymałość przy dwunastoprocentowej wilgotności – Rc12 – stosuje się wzór:
Rc12 = RcW [1 + α (W - 12)]
Gdzie:
W – wilgotność próbki w [%]
RcW – wytrzymałość przy wilgotności W w [MPa]
α – współczynnik zmiany wytrzymałości drewna na ściskanie, przy zmianie jego wilgotności o 1% – dla badania wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien α = 0,04
Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie w poprzek włókien
Do badania stosuje się próbki prostopadłościenne o przekroju 20 x 20 mm i długości wzdłuż włókien 30 i 60 mm .
Po określeniu przekroju z dokładnością do 0.1 mm próbka jest poddawana ściskaniu w maszynie probierczej, tak aby naprężenie na granicy proporcjonalności nastąpiło w czasie 90 +/- 30 s. Badanie prowadzi się do wyraźnego przekroczenia umownej wytrzymałości.
Wytrzymałość obliczamy ze wzoru :
RcP = P / a∙b [MPa]
Gdzie:
P – siła użyta do zniszczenia próbki [N]
a – wymiar próbki w kierunku promieniowym [mm]
b – wymiar próbki w kierunku stycznym [mm]
Wyniki doświadczeń
| 1 | Gęstość pozorna (z dokładnością do 0,005 g/cm3) rodzaj drewna: brzoza |
|
|
|
|||
| 2 | Wytrzymałość na ściskanie (odpowiednio z dokł. do 0,5 i 0,1 MPa) rodzaj drewna: brzoza |
Wzdłuż włókien - Rcw | |
|
Przy wilgotności W=14% | ||
| Przy wilgotności W=12% | |||
| W poprzek włókien - Rcp | |||
|
Przy wilgotności W=14 % | ||
| Przy wilgotności W=12% |
Twardość
Twardość jest odpornością materiału na odkształcenia trwałe pod wpływem sił działających na jego powierzchnię. Podczas badań laboratoryjnych odkształcenia te powstają zazwyczaj podczas wciskania w powierzchnię stempla z innego materiału.
Główną metodą na oznaczenie twardości drewna jest metoda Janki.
Badanie polega na wciskaniu w drewno stalowej kulki o średnicy , co daje powierzchnię przekroju średnicowego wynoszącą 1cm3. Czas wykonania jednego wcisku powinien wynosić 2 minuty. Siła odczytana na siłomierzu maszyny probierczej i wyrażona w kG/cm2 lub kN/cm2 (pole przekroju wynosi 1cm2, więc twardością jest bezpośrednio wartość uzyskana siły) stanowi liczbę twardości.
Klasy twardości drewna wg Janki
| Klasa | Twardość | Zakres kG/cm2 | Zakres MPa | Przykładowe gatunki |
|---|---|---|---|---|
| I | drewno bardzo miękkie | poniżej 350 | poniżej 34,3 | balsa, osika, topola, wierzba, świerk, jodła, limba |
| II | drewno miękkie | 350-500 | 34,3-49,0 | lipa, sosna, modrzew, jałowiec |
| III | drewno średnio twarde | 500-650 | 49-63,7 | dąb szypułkowy ,sosna czarna, wiąz, orzech |
| IV | drewno twarde | 650-1000 | 63,7-98,1 | jesion, jatoba, teak, majau |
| V | drewno bardzo twarde | 1000-1500 | 98,1-147,1 | grab, grochodrzew (robinia), palisander, cis, |
| VI | drewno twarde jak kość | powyżej 1500 | powyżej 147,1 | quebracho, heban, kokos, gwajak |
Twardość badanej próbki czyli jesionu wyniosła 11,6 kN. Drewno to zostało zaliczone do IV klasy twardości. Jest drewnem twardym, które w klasyfikacji zdecydowanie wyprzedza w twardości np. topole, wierzbę i świerk (drewna bardzo miękkie) jednak ustępuje grabom, cisom, hebanom czy kokosom (drewna bardzo twarde).
Badanie i ocena jakości deszczułki posadzkowej bukowej
W tej części doświadczenia dokonano opisu cech zewnętrznych bukowej deszczułki posadzkowej i oceniono na podstawie otrzymanych wyników jej przydatność do użycia z wymaganiami normy PN-87/D-94001.
Zestawienie uzyskanych wyników z oznaczeń cech technicznych do oceny wyrobu z drewna:
Wymiary:
Długość: 300 mm
Grubość warstwy użytkowej: 11 mm
Szerokość:60 mm
Badana deszczułka ze względu na kształt i wymiary spełnia normowe wymagania klasy P3. (Grubość: 11 mm, szerokość: od 35 do 100 mm, długość: od 200 do 500 mm)
Jedyną wadą badanego materiału jest sęk podłużny, przechodzący, zrośnięty o średnicy 51 mm, co według normy PN-97/D-94001Db, która dopuszcza sęki do 15 mm nie pozwala sklasyfikować deszczułki do żadnej z 3 klas, a więc materiał nie nadaje się do użytku.
Płyty pilśniowe porowate
Produkuje się z włókien lignocelulozowych bez dodawania środków chemicznych lub ze środkami hydrofobowymi. Podstawowym surowcem do wyrobów płyt pilśniowych są mało wymiarowe odpady drewna iglastego. Ze względu na gęstość płyty dzieli się na: miękkie, półtwarde, twarde, bardzo twarde. Płyty pilśniowe powszechnie stosuje się w budownictwie, płyty pilśniowe miękkie są używane głównie jako materiał do izolacji cieplnej i akustycznej, półtwarde do produkcji mebli a także jako płyty budowlane, twarde i bardzo twarde mają zastosowanie w konstrukcjach drewnianych jako materiał podłogowy.
W zależności od sposobu perforowania lub nacinania prawej płaszczyzny rozróżnia się rodzaje płyt:
Ppo- płyty porowate perforowane z otworami cylindrycznymi nie przechodzącymi przez całą grubość płyty.
Pnp- płyty porowate nacinane ze szczelinami prostymi o ograniczonej długości nie dochodzącymi do brzegów płyty i nie przechodzącymi przez całą jej grubość.
Pnc- płyty porowate nacinane ze szczelinami prostymi dochodzącymi do brzegów płyty i nie przechodzącymi przez całą jej grubość.
Wymagania:
-Powierzchnie naturalne lub pokryte warstwą ścieru drzewnego albo farbami
- Wymiary: 300x300 mm, grubość: 12,5 mm. Po uzgodnieniu między dostawcą a odbiorcą dopuszcza się inne formaty i grubości
-Wygląd: kształt kwadratu o gładkich bokach, liczba i rozstaw otworów mogą być zmienne, jednak nie powinny być głębsze niż do 2/3 grubości płyty
-Dopuszczalne wady wyglądu zewnętrznego wg. Tablicy
| Lp. | Nazwa wady | Dopuszczalny rozmiar występowania wady w płytach odmiany: |
| z | ||
| 1 | Plamy | Na płaszczyźnie prawej |
| Na płaszczyźnie lewej | ||
| 2 | Odcienie w zabarwieniu | Na płaszczyźnie prawej |
| Na płaszczyźnie lewej | ||
| 3 | Wgłębienia i wypukłości | Dopuszczalne na obu płaszczyznach w granicach odchyleń grubości |
| 4 | Uszkodzenia narożników | niedopuszczalne |
| Wady nie wymienione w tablicy są dopuszczalne |