Drewno, Materiały Budowlane


POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH

KATEDRA PROCESÓW BUDOWLANYCH

ZAKŁAD TECHNOLOGII MATERIAŁÓW I PRODUKCJI BUDOWLANEJ

Dawid JANISZ

Gliwice dn. 07.12.98.

Sem II grupa 3 MGR

SPRAWOZDANIE NR 3

TEMAT: CECHY TECHNICZNE DREWNA BUDOWLANEGO.

  1. Oznaczenie wilgotności bezwzględnej drewna (definicja; krótki opis)

  2. Oznaczenie gęstości pozornej drewna oraz materiałów drewnopochodnych.

(definicja; rysunek obrazujący pomiar wys, szer i dł. Próbek)

  1. Oznaczenie wytrzymałości drewna na ściskanie wzdłuż włókien.

(definicja; krótki opis)

  1. Oznaczenie wytrzymałości drewna na zginanie statyczne (definicja; krótki opis).

  2. Oznaczenie twardości drewna metodą Janki (definicja; krótki opis)

  3. Oznaczenie wpływu powłok ochronnych na palność materiałów drewnopochodnych.

(definicja; krótki opis).

  1. Oznaczenie nasiąkliwości oraz spęcznienia materiałów drewnopochodnych.

(definicja; krótki opis).

  1. Asortymenty i przykłady zastosowania w budownictwie drewna; wymagania normowe

Oraz opis -

(co najmniej trzy przykłady z rysunkami na dodatkowych kartkach)

Prowadzący: Przyjęto:

...................... Data:..................

1. Oznaczenie wilgotności bezwzględnej drewna.

Oznaczenie można wykonać metodą suszarkowo-wagową, metodą elektrometryczną, lub metodą destylacyjną. W praktyce najczęściej stosuje się metodę suszarkowo-wagową. Badanie polega na zważeniu próbki w stanie wilgotnym, wysuszeniu próbki drewna do stałej masy w temperaturze 103+- 2oC i zważeniu w stanie wysuszonym.

Do określenia wilgotności pobiera się trzy próbki z danej partii. Każda próbka powinna mieć w zasadzie kształt prostopadłościanu o wymiarach 20x20x25mm. Próbki powinny być przesłane do laboratorium w małych szczelnie zamkniętych naczyniach. Norma PN - 77/D-04100 zaleca oznaczenie wilgotności drewna na próbkach pobranych do innych badań lub wycinanie z nich próbek do oznaczenia wilgotności. Dopuszcza też oznaczenie wilgotności drewa na próbkach innego kształtu i wymiarów, o ojętości 10 +-2 cm3.

Wilgotność bezwzględną oblicza się ze wzoru:

W=(mw - ms)*100%/ms

Jest to procentowa zawartość wody w danym materiale w stosunku do jego masy w stanie suchym.

gdzie:

W-wilgotność [%]

mw- masa próbki przed wysuszeniem [g]

ms - masa próbki po wysuszeniu [g]

wilgotność drewna w zależności od celu badań (specjalne , techniczne) oznacza się z dokładnością do 0,1% lub 1%.

Własności mechaniczne drewna podaje się dla wilgotności 15%. Jest to związane z tym, że przy różnych wilgotnościach drewno wykazuje inne własności. Dlatego aby ujednolicić wyniki badań (móc je porównywać ze sobą ) ustalono, że właśnie dla takiej wilgotności będzie się podawać wł. mechaniczne. Przy innej wilgotności próbki stosuje się wzór przeliczeniowy

R15 = [1+ α(W-15)]Rw [Mpa}

gdzie:

α - współczynnik zależący od rodzaju drewna.

2. Oznaczenie gęstości pozornej drewna oraz materiaów drewnopochodnych.

Gęstość pozorna jest to masa jednostki objętości materiału (w stanie naturalnym) wraz z zawartymi w nim porami. Gęstość pozorną określa się stosunkiem masy próbki materiału do jej objętości z porami według wzoru:

ρp= m/V [g/dm3]

gdzie:

m- masa próbki [g]

V - objętość próbki w stanie naturalnym [cm3]

Do wykonania oznaczenia pobiera się sześć próbek. Próbki powinny mieć kształt prostopadłościanu o wymiarach przekroju 20x20 mm i długości 25 mm (wzdłuż włókien). Próbka powinna być gładko obrobiona , wolna od wad drewna. Masę próbki określa się z dokładnością do 0,01g przez ważenie; długości krawędzi mierzy się suwmiarką z dokładnościa do 0,1 mm. Wynik pomiaru określa się jako średnia arytmetyczna z sześciu próbek.

Gęstość pozorną drewna wyznacza się dla następujących warunków:

- w stanie wilgotnym po klimatyzowaniu w temp. 20 +-2oC i wilgotności powietrza 65+-%,

temperaturze 103+-2oC.

objętości w stane maksymalnego spęcznienia - jest to tzw. Umowna gęstość pozorna.

Objętość próbki oblicza się ze wzoru

V= a*h*l/1000

w którym:

V- objętość próbki [cm3]

a - szerokość próbki [cm]

h - grubość próbki [cm]

l - długość próbki [cm]

Dla badanych próbek mamy:

Oznaczenie

Masa próbki [g]

Objętość próbki [cm3]

Gęstość pozorna

[g/ cm3]

1.

13,8

10,821

1,2753

2.

13,1

10,66

1,2289

3.

15,3

9,448

1,6194

Gęstość właściwa substancji drzewnej jest to masa wysuszonej próbki w stosunku do zajmowanej przez nią objętości z wyłączeniem porów i jest ona dla wszystkich gatunków drewna prawie jednakowa i waha się w zakresie 1,46-1,56 g/cm3. Liczba ta jednak żadnego praktycznego zastosowania nie ma.

Materiały drewnopochodne.

Próbki do oznaczenia gęstości pozornej materiałów drewnopochodnych powinny mieć wymiary 100x100x+-0,5 mm i grubości odpowiadającej grubości płyty, przed badaneim należy je klimatyzować (w temp. 20 +-2oC i wilgotności 65+-3%). Na próbkach nanosi się linie w odległości 25 mm od krawędzi, mierzy w tych miejscach dlugość i szerokość próbki, a w miejscu przecięcia się lini mierzy się ich grubość.

Dla badanych próbek mamy:

Oznaczenie

Masa próbki [g]

Objętość próbki [cm3]

Gęstość pozorna

[g/ cm3]

1.

31,4

39,442

0,7961

2.

31,6

32,704

0,9662

3.

33,6

31,824

1,0558

3. Oznaczenie wytrzymałości drewna na ściskanie wzdłuż włókien.

Wytrzymałość na ściskanie określa się stosunkiem siły ściskającej (powodującej zniszczenie materiału) do pierwotnego pola przekroju poprzecznego próbki, na którą ta siła działa. Wytrzymałość na ściskanie oblicza się ze wzoru:

Rc=Pc/F [MPa]

gdzie:

Pc- siła zgniatająca próbkę [N],

F - powierzchnia przekroju próbki [cm2]

Drewno jako materiał niejednorodny wykazuje dość znaczne wahania wytrzymałości zależnie od kierunku działania siły w stosunku do kierunku biegu włókien. Wyniki badań wytrzymałościowych zależne są oprócz wymiarów próbek na których przeprowadzane są badania także od sposobu wykonywania poszczególnych prób. Wyniki są tylko wówczas porównywalne jeżeli badania były przeprowadzone na próbkach o jednakowych wymiarach i w ściśle określonych warunkach. Badanie przeprowadza się an próbkach prostopadłościennych o wymiarach :20x20x25 mm +-1mm (ostatni wymiar wzdłuż włókien). Próbki powinny być gładko obrobione. Kierunek działania siły obciążającej podczas badania powinien być równoległy do podłużnej osi próbki oraz do przebiegu włókien

Drewno jak i szereg innych materiałów wykazuje pod wpływem długotrwałego obciążenia powiększenie odkształceń. Z tego względu przy ustalaniu przydatności materiału do celów budowlanych nie mogą być brane tylko dane z krótkotrwałych badań wytrzymałościowych , ale należy również uwzględnić czynnik czasu i ustalić wytrzymałość trwałą która wynosi ok. 50 - 65 % wytrzymałości krótkotrwałej.

Wynik otrzymany podczas badania :

Oznaczenie

Pole powierzchni

[cm2]

Siła niszcząca [kN]

Wytrzymałość na ściskanie [Mpa]

1.

4,9725

19,6

52,9

4. Oznaczenie wytrzymałości drewna na zginanie statyczne.

Oznaczenie wykonuje się na próbkach o wymiarach 20x20x300 mm przy rozstawie podpór 240 mm .

Próbkę należy umieścić w maszynie swobodnie, symetrycnie na dwóch podporach w ten sposób, aby obciążenie na próbkę działało w środku jej długości i aby siła zginająca działała prostopadle do przekroju promieniowego drewna. Próbkę należy obciążać ze stałą prędkością tak dobraną, aby jej zniszcenie nastąpiło w ciągu 90+-30 s od chwili rozpoczęcia obciążenia.

Wartość siły niszczącej należy odczytać z dokładnością do 1%.

Wytrzymałość na zginanie statyczne przy wilgotności (W) w chwili badania należy obliczyć z dokładnością do 1MPa ze wzoru:

Rrw=3P*l / 2b*h2

gdzie:

Rrw- wytrzymałość na zginanie statyczne [Mpa]

P - siła niszcząca [N]

l - rozstaw podpór [mm]

b - szerokość próbki [mm]

h - wysokość próbki [mm]

Wyniki badań sprowadza się do wartości odpowiadającej wilgotności drewna 15 % stosując wzór:

R15=[1+α(W-15)]Rrw

gdzie:

α - współczynnik przeliczeniowy

W - wilgotność drewna w chwili badania

5. Oznaczenie twardości drewna metodą Janki.

Twardością drewna nazywamy opór, jaki stawia ono przy wciskaniu weń obcego ciała.

Twardość określa się przeważnie metodą Janki, która polega na wciskaniu w drewno kulki stalowej o przekroju średnicowym równym 1 cm2. Wielkość siły przy ustalonym zagłębieniu kulki, równym jej promieniowi, jest miarą twardości. Największą twardość drewno wykazuje przy kierunku działania siły wzdłuż włókien

Badania dokonuje się na próbkach o wymiarach 50x50x50 [mm]. Przy badaniu wciskamy stalową kulkę w odległości min 15 mm od brzegu aby uniknąć `ścięcia drewna' co zafałszuje wynik. Rozstaw między `otworami' pozostałymi po wciskaniu wynosi ok. 200 mm

Próba twardości za pomocą kulki stalowej.

Zamiast wciskania w drewno metalowej kulki można użyć metalowego trzpienia gdyż w przypadku kulki istnieje niebezpieczeństwo , że przy niewielkim nawet nieliniowym ustawieniu metalowej płaszczyzny prasy , pod wpływem obciążenia kulka może `wyskoczyć' podczas badania z dużą prędkością.

W czasie badania wgnietliśmy kulkę działając na próbkę siłą 2,3 kN

6. Oznaczenie wpływu powłok ochronnych na palność materiaów

drewnopochodnych.

Palność jest to podatność materiału na zapalenie pod działaniem ognia. Jest ona zależna od ciężaru właściwego drewna , jego wilgotności , warunków ogniowych , wymiarów i kształtu poprzecznego elementu , kierunku ustawienia elementu względem działającego nań płomienia , ruchu powietrza itp.

Oznaczenie zapalności wykonuje się na próbkach o wymiarach 150x35mm i grubości równej grubości płyty. Próbkę zawiesza się w aparacie , w czasie 2 min. poddaje się ją działaniu płomienia palnika Bunsena o temperaturze 900oC, zasilanego miejskim. Po odjęciu źródła ognia w lustrze obserwuje się i mierzy czas palenia i żarzenia próbki. Ubytek masy próbki oblicza się ze wzoru:

p=( m - m1)*100% / m

w którym:

m - masa próbki przed badaniem [g]

m1- masa próbki po badaniu [g]

Materiał kwalifikuje się jako:

1 min i wykazały ubytek masy większy niż 20%, lub gdy po odjęciu źródła ognia

żarzyły się na całej powierzchni.

min i wykazały ubytek maniejszy niż 20%

Środki przeciwogniowe nie całkowicie zabezpieczają drewno przed zniszczeniem , natomiast utrudniają zapłon i mniej lub więcej powstrzymują rozprzestrzenianie się ognia. Niektóre środki opóźniają również proces przeobrażeń chemicznych drewna ale całkowicie procesu zwęglania drewna zatrzymać nie mogą.

Zabezpieczenie drewna przed zapaleniem przeprowadza się przez zastosowanie:

  1. środków konstrukcyjnych np. przez odsunięcie części drewnianych od przyrządów i urządzeń grzejnych.

  2. Tynków i okładzin - tynki cementowe lub gipsowe na siatce drucianej w celu dobrego przymocowania do podłoża drewnianego. Rzadziej stosuje się tynki wapienne z uwagi na rozkład wapna pod wpływem temperatury.

  3. Środki chemiczne przeciwogniowe do nasycania lub malowania . Tutaj wyróżniamy:

Impregnacji przeciwogniowej można dokonać przez smarowanie , natryskiwanie , kąpiele w roztworach przez kilka dni , nasycanie pod ciśnieniem (najlepsza metoda), czy metoda osmotyczna.

Badaniem poza normowym jest badanie wpływu powłok ochronnych na palność materiałów drewnopochodnych. Polega ono na poddaniu próbki takiemu samemu doświadczeniu jak zostało opisane wyżej lecz sama próbka jest pokryta substancją zmniejszającą zapalność próbki. W czasie laboratorium badaliśmy próbkę pomalowaną emulsją. Nie jest to może typowa substancja przeciwdziałająca zapaleniu, ale miała ona pokazać jaki wpływ na zapalność drewna ma zwykła warstwa farby emulsyjnej.

Oto otrzymane wyniki badań:

- płyta pomalowana m = 70,9 g

m1=60,6 g

- surowa płyta m = 59,6g

m1=47,6g

Ubytek masy dla próbki surowej wynosi 20,1%, a dla płyty pokrytej emulsją 15,5%.

Obydwie próbki były zapalne ponieważ żarzyły się dłużej niż 1 min. po odjęciu źródła ognia.

7. Oznaczenie nasiąkliwości oraz spęcznienia materiałów drewnopochodnych.

Nasiąkliwość wagowa jest to stosunek masy wody pochłoniętej przez materiał do masy tego materiału w stanie suchym.

N=( mn - ms )*100% / ms

gdzie:

mn - masa próbki materiału nasyconego wodą [g]

ms - masa próbki materiału wysuszonego do stałej masy [g].

Kształt , wymiary elementu i jego początkowa wilgotność wpływają również na nasiąkliwość. Wchłanianie wody odbywa się głównie przez powierzchnie czołowe i w nieznacznym stopniu przez promieniową i styczną.

Pod wpływem wysychania drewno kurczy się. Drewno mokre zaczyna kurczyć się dopiero wówczas gdy wilgotność jego spada poniżej stanu nasycenia włókien ( ok. 28-31 %). Drewno suszone od stany świeżego do stanu zupełnie suchego wykazuje kurczliwość zależną od rodzaju drewna oraz od kierunku zsychania: wzdłuż włókien od 0,1 do 0,8 % w kierunku promieniowym od 3 do 6 % a w kierunku stycznym od 6 do 12 %. Jest to tzw. Jednostkowy skurcz liniowy.. Skurcz objętościowy jest różny i waha się w zakresie od 7 do 22%.

Zjawisko kurczliwości jest przyczyną paczenia się desek oraz pękania drewna przy wysychaniu. . Aby uniknąć odkształceń które dyskwalifikowały by stolarkę budowlaną i meble należy doprowadzić wysuszenie drewna do stanu w jakim będą one normalnie przebywały. (np. drewno do wyrobu mebli w pomieszczeniach o wilgotności względnej 50 - 60 % i temperaturze 20 stopni powinno mieć wilgotność 12%)

Odwrotnością zjawiska kurczenia jest pęcznienie. Całkowite pęcznienie odpowiada całkowitemu skurczowi a jedynie spęcznienie jednostkowe i współczynnik pęcznienia różnią się od skurczu jednostkowego i współczynnika skurczu.

Oznaczenie wykonuje się na próbkach w kształcie kwadratu o wymiarach 25x25 mm - dla płyt pilśniowych i wiórowych oraz 100x100 mm dla płyt wiórowych i paździerzowych. Wilgotność próbek powinna być 7- 10% Próbki należy zważyć i umieścić w pozycji pionowej w naczyniu z wodą o temperaturze 20+-1oC, w ten sposób, aby ich górna powierzchnia znajdowała się 20 mm poniżej lustra wody. Czas moczenia próbek w wodzie wynosi

Po tym czasie wyjmuje się je z wody i osusza przy użyciu bibuły filtracyjnej i ponownie

waży:

Otrzymane wyniki badań

Oznaczenie

Masa próbki suchej

[g]

Masa próbki nasyconej wodą [g]

Nasiąkliwość

[%]

1.

1,8

4,3

138,9

2.

2,2

4,6

109,1

3.

1,8

4

122,2

Spęcznienie wyznacza się na próbkach o wymiarach 100x100 +- 0,5 mm, przygotowanych jak do badania gęstości pozornej. Próbki moczy się w wodzie w pozycji pionowej, jak przy oznaczeniu nasiąkliwości. Po wyjęciu z wody mierzy się ich grubość i wylicza spęcznienie ze wzoru:

s= (h2 - h1)*100% / h1

gdzie:

s - spęcznienie

h2 - grubość próbki po moczeniu w wodzie [mm]

h2 - grubość próbki przed zanurzeniem w wodzie [mm]

Otrzymane wyniki badań (po 20 min):

Oznaczenie

Grubość próbki przed zanurzeniem [mm]

Grubość próbki po moczeniu [mm]

Spęcznienie

[%]

1.

3,4

6,4

88,23

2.

3,4

5,6

64

3.

3,4

6,0

76,47

  1. Asortymenty i przykłady zastosowania w budownictwie drewna, wymagania normowe oraz opis ŚWIERKU:

Świerk (Picea), rodzaj z rodziny sosnowatych, obejmujący około 50 gatunków, występujących na obszarach umiarkowanych i chłodnych półkuli północnej. Wysokie drzewa szpilkowe o regularnej, stożkowej koronie, szpilki ustawione spiralnie, szyszki cylindryczne, zwisające. Drewno miękkie, lekkie, elastyczne, cenione i powszechnie używane.

Świerki wymagają siedlisk świeżych lub wilgotnych, źle znoszą niskie opady. W Polsce rośnie tylko świerk pospolity (Picea abies), gatunek występujący w górach i w północno-wschodniej części kraju, także często sadzony. Świerk syberyjski (Picea obovata) występuje od Półwyspu Skandynawskiego, aż po Morze Ochockie i jest jednym z podstawowych składników tajgi eurazjatyckiej. W górach Półwyspu Bałkańskiego rośnie świerk serbski (Picea omorica), często spotykany również w uprawie jako drzewo ozdobne. W tajdze amerykańskiej świerki odgrywają bardzo ważną rolę lasotwórczą, np. świerk biały (Picea glauca), Picea mariana i Picea rubens. W Górach Skalistych występuje znany z powszechnej uprawy świerk kłujący (Picea pungens). W zachodniej Kanadzie, w Kolumbii Brytyjskiej, znaczne przestrzenie zajmuje świerk sitkajski (Picea sitchensis), jeden z najwyższych przedstawicieli tego rodzaju osiągający wysokość 80 m.

Właściwości mechaniczne ważniejszych gatunków drewna (wilgotność 15%)

Rodzaj

właściwości

Ustytuowanie obciążenia w stosunku do włókien

Sosna

Świerk

Jodła

Dąb

Buk

nie mniej niż

Twardość w/g Brinella

wzdłuż

40

32

30

64

72

Twardość w/g Janki

wzdłuż

30

27

34

65

78

Wytrzymałość

na :

-rozciąganie

-ściskanie

-ścinanie

-zgninanie

statyczne

Wzdłuż

w poprzek

wzdłuż

w poprzek

wzdłuż

w poprzek

w poprzek

104

3

47

7,7

10

21

81

90

27

43

5,8

6,7

22

6,6

84

23

40

4,2

5

27,5

62

90

4

52

11

11

32

88

135

7

53

10

8

35

105

I. Materiały podłogowe:

- tarcica podłogowa produkowana z desek i bali do podłóg jednowarstwowych. Powierzchnia tarcicy podłogowej może pochodzić z przetarcia lub strugania.

Deski podłogowe a) z bocznymi płaszczyznami gładko struganymi , b) z wpustem i wypustem , c) z wrębem na zakładkę

- deszczułki posadzkowe lite produkuje się z twardego drewna liściastego przez struganie i odpowiednie wyprofilowanie krawędzi. Grubość deszczułek wynosi 16, 9, 22 mm a szerokość od 30 do 100 mm , długość od 180 do 500 mm co 50 mm

Deszczułki posadzkowe lite a) - widok z boku , b) - wygląd powierzchni z błyszczem i wzorzystej. Pz - deszczułki przytwierdzane gwoździami i przyklejane lepikiem , Pw z wyżłobieniem , przytwierdzane gwoździami i lepikiem , W deszczułki z czterostronnym wpustem na obce pióro , przytwierdzane gwoździami lub lepikiem , A przytwierdzane lepikiem

II. Okleiny i obłogi (forniry)

Są to płasko strugane płaty drewna o grubości od 0,6 do 4 mm. Okleiny o grubości od 0,6 do 1 mm otrzymane z dębu , jesionu itp. Szlachetnych odmian drewna służą do oklejania drewna dla nadania mu szlachetnego wyglądu ( meblarstwo , boazerie). Obłogi o grubości od 1 do 1,5 mm stosowane są na warstwy zewnętrzne sklejki , płyt stolarskich itp. Wewnętrzne warstwy płyt mogą być grubości od 1 do 4 mm. Okleiny wykonuje się głównie z drewna liściastego, obłogi natomiast z drewna iglastego ale także z olchy , brzozy , buka , lipy , czy topoli.

III. Sklejki są to to płyty sklejane z nieparzystej liczby fornirów tak , aby włókna sąsiadujących arkuszy były do siebie skierowane prostopadle. Takie sklejenie powoduje wyrównanie niejednakowej wytrzymałości i skurczu , wynikających z anizotropowości drewna. Płyty takie nie paczą się , nie pękają przy zmianach wilgotności.. Powleczone klejem arkusze forniru ściska się w prasach zimnych i gorących. Zależnie od rodzaju i właściwości użytego kleju , rozróżnia się trzy typy sklejek :

Sklejka suchotrwała może być stosowana w pomieszczeniach o temperaturze do 35 stopni i wilgotności powietrza poniżej 75 %. Sklejki wodoodporne można używać w zmiennych warunkach atmosferycznych i w wodzie o temperaturze do 30 stopni.

Grubość sklejek wynosi od 4 do 20 mm, szerokość płyty 650 mm do 2240 mm a długość 1220 do 2440 mm.

Zależnie do rodzaju obłogów rozróżnia się sklejkę: iglastą oraz liściastą. Sklejka może być szlifowana lub nie szlifowana. Produkowane są również sklejki okleinowe tzm. Takie które zewnętrzną warstwę mają z drewna szlachetnego.

1



Wyszukiwarka