POLITECHNIKA WARSZAWSKA - WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH
Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: „Materiały budowlane - I”
Temat: Badania wybranych cech technicznych drewna i wyrobów z drewna i materiałów drewnopochodnych.					Zespół nr 4: 1. Duliński Andrzej 2. Grzegrzółka Karol 3. Głąb Marcin 4. Góralski Michał
R.A. 2007/08	Sem. II	Grupa 1/1	Data: 10.03.08 r.	Nr ćwiczenia: 6		Prowadząca: mgr inż. Anna Chudan	Ocena:

Spis treści

1. Przedmiot badania i jego charakterystyka.

Przedmiotem badania są wyroby z drewna i materiałów drewnopochodnych.

Drewno jest materiałem szeroko stosowanym w budownictwie w postaci nieprzetworzonej jak i w postaci różnych wyrobów z drewna. Do gatunków drewna stosowanych w budownictwie zaliczamy m. in. : sosnę, świerk, jodłę, modrzew, dąb, jesion, buk, wiąz, olchę, brzozę i grab.

Przedmiotem naszego badania było drewno bukowe. Jest to drewno beztwardzielowe, jasnozielonkawo-żółte z różowym odcieniem. Posiada drobne wyraźne słoje. Drewno buka jest ciężkie, łupliwe, o dużej kurczliwości, skłonne do pękania i paczenia. Trudno je konserwować, jest trwałe w warunkach suchych, także wówczas gdy stale znajduje się pod wodą, ale pod wpływem wilgoci staje się nietrwałe. Wykonuje się z niego stolarkę budowlaną, posadzki, schody i balustrady.

Drugim rodzajem drewna którego wad dokonaliśmy obserwacji było drewno sosnowe.

Drewno sosny jest średnio ciężkie, ma dobre właściwości wytrzymałościowe, a dzięki dużej zawartości żywicy jest stosunkowo trwałe i odporne na działanie umiarkowanej wilgoci i dobrze zachowuje się pod wodą.

Kolejnym przedmiotem naszego badania były płyty pilśniowe a konkretnie płyta pilśniowa porowata z otworami cylindrycznymi nie przechodzącymi przez całą grubość płyty, pokryta ścierem drzewnym barwionym. Produkuje się je z włókien lignocelulozowych bez dodawania środków chemicznych lub ze środkami hydrofobowymi. Podstawowym surowcem do wyrobu płyt pilśniowych są małowymiarowe odpady drewna iglastego.Z uwagi na gęstość płyty pilśniowe dzieli się na:

• Miękkie (formowane na mokro, gęstość poniżej 400 kg/m³)

• Półtwarde (prasowane, gęstość 400-800kg/m³)

• Twarde (prasowane, gęstość powyżej 800kg/m³)

• Bardzo twarde (prasowane, gęstość powyżej 900kg/m³)

Płyty pilśniowe powszechnie stosuje się w budownictwie. Płyty pilśniowe miękkie porowate są używane głównie jako materiał do izolacji cieplnej i akustycznej. Płyty pilśniowe półtwarde stosowane są do produkcji mebli a także jako płyty budowlane. Płyty twarde i bardzo twarde maja zastosowanie w konstrukcjach drewnianych i jako materiał podłogowy.

Kolejnym materiałem, którego badania można przeprowadzić są deszczułki posadzkowe lite liściaste i iglaste przeznaczone do układania posadzek drewnianych - parkietu. Deszczułka jest to element posadzki drewnianej wykonany z fryza o profilowanych biokachi czołach służących do łączenia. W trakcie badań nie przeprowadzono dokonano żadnej obserwacji dotyczącej deszczułek.

2. Zakres badań

A. Drewno bukowe

Dla drewna bukowego badania objęły pomiar:

• gęstości drewna (wg PN-77/D-04101)

• wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien (wg PN-77/D-04102)

• wytrzymałości na ściskanie w poprzek włókien (wg PN-77/D-04229)

• oznaczenie twardości statycznej drewna (wg PN-90/D-04109)

Ponadto dokonano obserwacji uszkodzeń i wad drewnianej deski sosnowej a także jej twardości (wg PN-90/D-04109)

.

Ponadto dla drewna można wykonać badania:

• wilgotności

• wytrzymałości na rozciąganie wzdłuż włókien (wg PN-81/D-04107)

• wytrzymałości na rozciąganie w poprzek włókien (wg PN-81/D-04107)

• wytrzymałości na ścinanie wzdłuż włókien (wg PN-79/D-04105)

• modułu sprężystości przy zginaniu statycznym (wg PN-84/D-04152)

W sprawozdaniu opisano istotę badania wilgotności drewna.

B. Płyty pilśniowe

Dla płyty pilśniowej określono:

• wymiary

• wady takie jak plamy, odcienie w zabarwieniu, wgłębienia i wypukłości uszkodzenia narożników.

Identyfikacji płyty dokonano zgodnie z normą PN-79/7122-11.14

C. Deszczułki

Dla deszczułek można dokonać:

• badania wymiarów i kształtu

• identyfikacji drewna z którego została wykonana

• sprawdzenia wilgotności

• obserwacji wad lub cech drewna takich jak: sęki, pęknięcia, wady budowy i zabarwienia, zgnilizna, uszkodzenia, zabitka, porażenia przez grzyby

• obserwacji rodzaju i dokładności obróbki

• sprawdzenia cechowania.

Badania te wykonuje się zgodnie z normą PN-89/D-94002.

3. Opis wykonywanych badań.

A. Drewno bukowe i sosnowe

a) gęstość drewna

W celu pomiaru gęstości dokonano pomiaru wymiarów dwóch próbek drewna bukowego.

Następnie zważono obie próbki i na podstawie obu wyników, korzystając z wzoru obliczono gęstość próbek. Ponadto dokonano przeliczenia gęstości uwzględniając że w czasie badania próbka miała wilgotność 8%.

Rys 1. Schemat sposobu wymiarowania próbki drewnianej wraz z oznaczeniami.

b) wytrzymałość na ściskanie wzdłuż włókien

W czasie badania wytrzymałości na ściskanie próbka ustawiona pionowo została poddana ściskaniu w maszynie probierczej z określoną siłą do momentu uzyskania maksymalnego odczytu siły. W badaniu należało uwzględnić wilgotność próbki tuż po wykonaniu badania i sprowadzić ją do wilgotności 12 %.

Rys. 2 Schemat badania wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien.

c) wytrzymałość na ściskanie w poprzek włókien.

Sposób wykonywania badania wytrzymałości na ściskanie w poprzek włókien jest analogiczny do poprzednio omówionego. Różni się jedynie sposobem ułożenia próbki drewnianej co przedstawia rysunek.

Rys. 3 Schemat badania wytrzymałości na ściskanie w poprzek włókien.

d) oznaczenia twardości statycznej drewna

Badanie twardości drewna dokonuje się metodą Janki wciskają metalową kulkę w drewno i obserwują siłę potrzebna do wciśnięcia próbki na głębokość 5.64 mm lub 2.82mm w przypadku próbki pękającej. Próbka ma przekrój poprzeczny 50x50mm i długość nie mniejsza niż 50 mm. Próbkę należy odbciążać ze stałą prędkością, tak dobraną, aby uzyskanie żądanej głębokości wgniotu nastąpiło w ciągu 1-2min.

Rys. 4 Schemat badania twardości drewna

e) istota badania wilgotności drewna

Wilgotność jest to stosunek masy wody zawartej w drewnie do masy wody w stanie całkowicie suchym. Wyraża się ją w procentach. Suche drewno ta takie, które po 2 kolejnych wysuszeniach w temperaturze 103+-2^oC wykazuje różnicę masy nie większa niż 0.01g lub 0.001g. Próbki do badania wykonuje się zgodnie z normą PN-77/D-04227 i klimatyzuje zgodnie z normą PN-77/D-04227. Do badania potrzebna jest suszarka umożliwiająca utrzymanie podanej temperatury a także waga umożliwiająca określenie masy z podaną dokładnością. Istota badania polega na wielokrotnym suszeniu i ważeniu próbki w odstępach dwugodzinnych. Pierwsze ważenie dokonuje się po 6 lub 10 godzinach nieprzerwanego suszenia w zależności od rodzaju drewna. Po wyjęciu próbki chłodzi się ją w eksykatorze do temp ok.. 20^oC, szybko waży i ponownie umieszcza w suszarce na 2 godziny. Cykl powtarza się do czasu gdy waga próbki ustabilizuje się. Badając różnicę masy z pierwszym ważeniem można obliczyć wilgotność próbki.

f) badanie wad zewnętrznych deski sosnowej

Deskę sosnową poddano obserwacji i identyfikacji wad zewnętrznych i wewnętrznych danej próbki z wykorzystaniem fachowej terminologii.

B. Płyta pilśniowa

a) wymiary

Badania wymiarów dokonano za pomocą linijki z dokładnością do 1 mm i porównano z normowymi wymiarami określonymi dla płyt pilśniowych badając przy tym dopuszczalna odchyłkę w wymiarach.

b) wady zewnętrzne

Obserwacji wad zewnętrznych dokonano nieuzbrojonym okiem. Ewentualne wady takie jak plamy, uszkodzenia naroży, wgniecenia, pęknięcia zmierzono podając ich szacunkowe pola lub długość.

4. Wyniki badań i obliczenia.

A. Drewno bukowe i sosnowe.

a) gęstość

Próbka A:

L=30,8 mm=3,08 cm

a=20,00 mm=2 cm

b=20,3 mm=2,03 cm

V=a*b*L

V=12,50 cm³

m=8,9 g

ρ=m/V

ρ=8,9/12,5=0,712 g/cm³

Próbka A:

L=30,7 mm=3,07 cm

a=20,00 mm=2 cm

b=20,5 mm=2,05cm

V=a*b*L

V=12,59 cm³

m=8,7 g

ρ=m/V

ρ=8,7/12,59=0,691 g/cm³

ρ=( ρ_A+ ρ_B)/2=0,7015 g/cm³

Przeliczenie na gęstość przy wilgotności 12%.

gdzie

K_β - współczynnik skurczu objętościowego, do obliczeń przybliżonych można przyjąć K_β=0.85ρ_w, gdy gęstość wyrażona jest w g/cm³.

Przeliczenia tego dokonuje się jeżeli wilgotność danego materiału wynosi od 7 do 17%.

b) wytrzymałość na ściskanie wzdłuż włókien dla próbki B

P_max=25,4kN=25400N

R_cW=25400/(20*20,5)=62,0[MPa]

Przeliczenie wytrzymałości próbki o wilgotności 8% na wilgotność 12%

R_c12=R_cW[1+α(W-12)]

gdzie

W-wilgotność równa w tym przypadku 8%

Α- współczynnik zmiany wytrzymałości drewna na ściskanie wzdłuż włókien, przy zmianie jego wilgotności o 1%, równy α=0,04;

R_c12=62[1+0,04(8-12)]=52,0[MPa]

c) wytrzymałość na ściskanie w poprzek włókien dla próbki A

P_max=8600N=8,6kN

R_cP=8600/(20*30,8)=14,0[MPa]

Przeliczenie wytrzymałości próbki o wilgotności 8% na wilgotność 12%

R_c12=R_cP[1+α(W-12)]

gdzie

W-wilgotność równa w tym przypadku 8%

Α- współczynnik zmiany wytrzymałości drewna na ściskanie wzdłuż włókien, przy zmianie jego wilgotności o 1%, równy α=0,035;

R_c12=14[1+0,035(8-12)]=12[MPa]

d) oznaczenie twardości statycznej drewna sosnowego

P=2,8kN

Rk=5,64

K=1

H_stW=KP [N]

K- współczynnik, który przy tym promieniu kulki wynosi 1

H_stW=1*2800=2800[N]

Twardość statyczna próbki o wilgotności 12%

H_st12=H_stW[1+α(W-12)] [N]

Gdzie α-współczynnik przeliczeniowy równy 0,03

H_st12=2800[1+0,03(8-12)]=2464 [N]

e) obserwacja wad deski sosnowej

Zaobserwowano:

2 sęki okrągłe,

brak pęknięć,

brak skrętu włókien,

brak twardzicy,

pęcherz żywiczny jednostronny jawny,

falistość włókien,

oflis.

Zestawienie uzyskanych wyników z oznaczeń cech technicznych drewna.

Lp.	Rodzaj oznaczenia	Dane do oznaczenia	Wynik oznaczenia
1	Gęstość pozorna [z dokładnością do 0,005 g/cm^3] buk	masa:mwA=8,9g wymiary (a,b,l):2,2.03,3.08,cm objętość VwA=12,50, cm^3 masa:mwB=8,7g wymiary (a,b,l):2,2.05,3.07,cm objętość VwA=12,59, cm^3 wilgotność w chwili badania: W=8% wilgotność W12=12% Kβ=0,85	Przy wilgotności W=8% ρSr=0,7015
						Przy wilgotności W=12% ρ12=0,7128
		2	Wytrzymałość na ściskanie [odpowiednio z dokładnością do 0,5 i 0,1 MPa] buk	Wzdłuż włókien-RcW
				wymiary (a,b,l):2,2.05,3.07,cm powierzchnia:4,1 cm^2 wilgotność w chwili badania: W=8% wartość siły ściskającej P1=25,4kN α1=0,04	Przy wilgotności W=8% RcW=62,0 [MPa]
						Przy wilgotności W=12% Rc12=52[MPa]
				W poprzek włókien-RcP
				wymiary (a,b,l):2,2.03,3.08,cm powierzchnia:6,16 cm^2 wilgotność w chwili badania: W=8% wartość siły ściskającej P1=8,6kN α2=0,035	Przy wilgotności W=8% RcP=14,0 [MPa]
						Przy wilgotności W=12% Rc12=12[MPa]
		3	Twardośc statyczna [z dokładnością do 1N] sosna		wilgotność w chwili badania: W=8% promień kulki:r=5,64 mm siła obciążająca: P=2800N K=1 α3=0,03	Przy wilgotności W=8% Hst=2800 [N]
						Przy wilgotności W=12% Hst12=2464 [N]
4	Wady drewna sosna	Zaobserwowane wady: 2 sęki okrągłe pęcherz żywiczny jednostronny jawny falistość włókien oflis

B. Płyta pilśniowa

Na podstawie obserwacji dokonano identyfikacji badanej płyty. Była to płyta pilśniowa porowata z otworami cylindrycznymi nie przechodzącymi przez całą grubość płyty (Ppo), pokryta ścierem drzewnym barwionym (b).

a) wymiary

a: 296 mm

b: 296mm

wyniki pomiarów grubości:

13;13;13,3;13,1 [mm]

grubość średnia: 13,1 [mm]

odległość między wcięciami 22 [mm]

długość wcięć 30 [mm]

odległości końca wcięcia od krawędzi:

15 i 19 [mm]

b) uszkodzenia

Brak plam i zabrudzeń na płaszczyźnie prawej i lewej.

Uszkodzenia warstwy barwnej:

1,5 cm² -nieregularny kształt

2,0 cm²-okrągły kształt

1,5 cm²- podłużny kształt

Wgłębienia i wypukłości na prawej płaszczyźnie w miejscach uszkodzenia barwy.

Na lewej stronie o wgłebienie o powierzchni 1,5 cm².

Uszkodzenia narożników:

Wszystkie rogi uszkodzone i zdarta farba wraz z narożnikami.

Inne wady: liczne pęknięcia powierzchni prawej.

Zestawienie uzyskanych wyników z oznaczeń cech technicznych do oceny materiału drewnopochodnego:

płyta pilśniowa porowata z otworami cylindrycznymi nie przechodzącymi przez całą grubość płyty (Ppo), pokryta ścierem drzewnym barwionym (b).

BADANIA WYROBU
Lp.	Rodzaj badania	Wynik badania	Wymagania normowe
1	2	3	4
SPRAWDZENIE CECH ZEWNĘTRZNYCH
1	Sprawdzenie kształtu	296x296[mm]	Zgodnie z normą
2	Sprawdzenie wymiarów, w mm
		grubość	13,1	12,5+/-1,0 Zgodnie z normą
		szerokość	296	300+/- 1,5 Niezgodnie z normą
		długość	296	300+/- 1,5 Niezgodnie z normą
	3	Sprawdzenie wad:
		plamy	brak	Zgodnie z normą
		zabarwienie	Uszkodzenia warstwy barwnej na płaszczyźnie prawej: 1,5 cm^2-nieregularny kształt 2,0 cm^2-okrągły kształt 1,5 cm^2- podłużny kształt	Niezgodnie z normą
		wgłębienia i wypukłości	Płytkie o powierzchni jak uszkodzenia barwy a ponadto jedno o powierzchni 1,5 cm^2.	Głębokość mieści się w granicach normy
		uszkodzenia narożników	Wszystkie rogi uszkodzone	Niezgodnie z normą
		inne wady	Liczne pęknięcia na płaszczyźnie prawej.

5. Ocena wyników badań.

Analizując wyniki badan można dojść do wniosku, że buk jest dość dobrym drewnem, nadającym się do celów budowlanych. Jego gęstość w stanie powietrznosuchym jest nieco większa od gęstości dębu, która wynosi 690 kg/m³oraz znacznie większa od świerka, który ma gęstość ok. 470 kg/m³. Buk ma także bardzo dobrą wytrzymałość na ściskanie, której wartość jest porównywalna z dębem(52-55[MPa]) i znacznie większa od sosny (47 [MPa]).

Oceniając wyniki badań twardości sosny dochodzimy do wniosku, iż jest to drzewo stosunkowo miękkie. Dlatego nie można stosować go w zbyt szerokim zakresie w budownictwie (np. nie można z niego wykonywać podłóg drewnianych). Należy zwracać uwagę na wszystkie te cechy przy wyborze odpowiedniego dla naszych celów materialu budowlanego.

Badana przez nas deska sosnowa miała liczne wady zarówno zewnętrzne jak i wewnętrzne, które absolutnie wykluczały ją z użycia w budownictwie.

Ostatnim przedmiotem badań była płyta pilśniowa. Okazało się, iż ma ona niewłaściwe wymiary a także liczne wady przez co nie może być użyta jako materiał budowlany.

1

a

b

L

L

b

a

P

L

a

P

P

Próbka drewniana

---