1. Oznaczenie wilgotności bezwzględnej drewna.

Wilgotność bezwzględna jest to procentowa zawartość wody w danym materiale w stanie jego występowania w naturze, w stosunku do jego masy w stanie suchym.

a) 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 ok.103^oC 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 drewna na próbkach innego kształtu i wymiarów, o objętości 10 +-2 cm³.

Wilgotność bezwzględną oblicza się ze wzoru:

W-wilgotność [%]

m_w- masa próbki przed wysuszeniem [g]

m_s - masa próbki po wysuszeniu [g]

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

b)Innym typem badania wilgotności drewna jest badanie za pomocą urządzenia elektrycznego , które za pomocą wiązki prądu elektrycznego rozpoznaje procentową ilość wilgoci w danej próbce drewna.

Badanie to jest proste i pozwala w miarę dokładnie określić zawartość wilgoci w próbce.

Badaniu poddane zostały płyta pilśniowa twarda, miękka oraz dąb (wszystkie miały wilgotność ok. 7%) Następnie zbadano próbkę namoczoną

Przebieg badania:

Do próbki drewna w kształcie listewki zostaje przyłożone urządzenie do badania wilgotności. Pomiaru takiego należy dokonać w kilku miejscach próbki tak aby odczytane pomiary z urządzenia można by było porównać i dokładnie ocenić wilgotność badanej próbki.

Podczas badania przedstawiono jedną próbkę która najpierw została zbadana bez namoczenia jej wodą a następnie po namoczeniu wodą.

Przed namoczeniem urządzenie wskazywało zawartość wilgoci na poziomie ok. 8% co świadczyło o tym iż badana próbka jest za sucha aby mogła zostać zastosowana do obróbki. Ta sama próbka po namoczeniu w wodzie i badaniu urządzeniem elektrycznym wskazywała wilgotność ponad 27% co równoważyło się z tym iż próbka ta posiadała zbyt dużą wilgotność. Taka zawartość również nie pozwala na zastosowanie takiego drewna do celów budowlanych.

Po kilku minutach ponownie przeprowadzono badanie i okazało się że wilgotność próbki wyniosła 15%. Taka zawartość wilgotności w drewnie pozwala na jego zastosowanie w budownictwie. Dlatego ważne jest dla drewna miejsce jego przechowywania (składowania). Miejsce takie powinno posiadać odpowiednią temperaturę , wilgotność oraz co ważne stałą cyrkulacje powietrza. Drewno powinno być przechowywane pod zadaszeniem by chronić je przed czynnikami atmosferycznymi (opadami deszczu, śniegu itp.)

NASIAKLIWOŚĆ - zdolność do absorbowania i utrzymywania przez materiały wody

Nasiąkliwość wagową liczymy ze wzoru:

gdzie:

m_n- masa próbki nasiakniętej [g]

m_s - masa próbki po wysuszeniu [g]

Tym sposobem zbadaliśmy 4 próbki:

1Próbka:

-ms=4,5g

-mn=10,5g

2Próbka:

-ms=1,7g

-mn=3,7g

3Próbka:

-ms=4,3g

-mn=10,1g

2Próbka:

-ms=1,8g

-mn=3,7g

2.Oznaczenie gęstości pozornej drewna.

Gęstość objętościowa (pozorna) jest to masa jednostki objętości materiału wysuszonego do stałej masy wraz ze znajdującymi się w nim porami.

-gęstość pozorna

m-masa

Vn- objętość próbki w stanie naturalnym

BADANIE:

Badanie gęstości pozornej dla drewna przeprowadza się używając metody na próbkach regularnych. Do badania należy dokładnie zmierzyć i zważyć próbkę. Obliczamy objętość danej próbki i podstawiamy do powyższego wzoru.

Taka metoda nazywana jest metodą bezpośrednią.

Do badania zostało przedstawionych kilka próbek materiałów drewnianych jak i drewnopochodnych.

Dane:

PRÓBKA 1)

Listewka drewniana o wymiarach:

-pole podstawy: 2,2cm x 11cm = 24,2cm

-średnia wysokości: 0,8cm

-masa: 13,6g

a)oznaczenie objętości

Vn=Pp x H = 24,2 x 0,8 = 19,36cm

b)oznaczenie gęstości pozornej:

PRÓBKA 2)

Płyta pilśniowa twarda o wymiarach:

-pole podstawy: 10,2cm x 10,4 = 106,08cm

-średnia wysokości: 0,35cm

-masa: 33,2g

a)oznaczenie objętości:

Vn=106,08 x 0,35 = 37,13cm

b)oznaczenie gęstości pozornej:

PRÓBKA 3)

Płyta pilśniowa miękka o wymiarach:

-pole podstawy: 10cm x 9,9cm =99cm

-średnia wysokości: 1,3cm

-masa: 25g

a)oznaczenie objętości:

Vn=1,3 x 99 = 128,7cm

b)oznaczenie gęstości pozornej:

PRÓBKA 4)

Koska dębowa o wymiarach:

-pole podstawy: 2,1 x 2,05cm=4,3cm

-średnia wysokości: 3cm

-masa: 12,7g

a)oznaczenie objętości:

Vn=4,3 x 3= 12,9cm

b)oznaczenie gęstości pozornej:

PRÓBKA 5)

Płyta pilśniowa twarda o wymiarach:

-pole podstawy: 11cm x 2,2cm=24,2cm

-średnia wysokości: 0.75cm

-masa: 12,7g

a)oznaczenie objętości:

Vn=24,2 x 0,75=18,15cm

b)oznaczenie gęstości pozornej:

Średnie wartości z badań oznaczeń gęstości pozornej dla próbek:

-drewna: 0,84g/cm

-płyty pilśniowej twardej: 0,79g/cm

-płyty pilśniowej miękkiej: 0,19g/cm

3. Oznaczenie wytrzymałości drewna na ściskanie wzdłuż włókien.

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE (R_c) - jest to największe naprężenie, jakie wytrzymuje próbka badanego materiału podczas ściskania. Wielkość naprężenia R_c może być różna w zależności od kierunku działania siły w stosunku do włókien lub warstwy materiału.

[MPa]

P_c - siła zgniatająca próbkę [N],

F - powierzchnia przekroju próbki [cm²]

Przygotowanie próbki:

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 w kształcie prostopadłościanów lub sześcianów, o wilgotności 10 ÷ 20%. Wymiary długości krawędzi próbek wynoszą 20 mm - dla drewna bardzo twardego, 50 mm - drewna średnio twardego i 100 mm - drewna miękkiego. Próbki powinny być gładko obrobione. Ważne jest aby dana próba nie była wycięta ze środka drzewa(rdzenia) ani też z samego brzegu(biel ,miazga).Zatem próbka powinna być wycinana z powierzchni pomiędzy twardzielem a bielą. Tak przygotowaną próbkę umieszczamy w maszynie niszczącej. Ważne jest również ustawienie próbki w maszynie. Siła powinna być przyłożona do próbki wzdłuż włókien. Następnie nastawiamy maszynę na zakres do ok. 40kN. Maszyna ściska próbkę do momentu jej uszkodzenia i wyłącza się. Ze wskaźnika przy maszynie otrzymujemy siłę jaką wytrzymała badana próbka. Równomierny przyrost obciążenia ściskającego próbka powinien wynosić 0,3 MPa w ciągu 1 minuty.

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.

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

R₁₂ = R_w [1+ α_w(w - 12)] [MPa]

R_w - wytrzymałość obliczeniowa drewna o wilgotności w = 12% [MPa]

R₁₂ - wytrzymałość obliczeniowa drewna o wilgotności w > 12% [MPa]

α_w - współczynnik zależny od wilgotności drewna równy 0,04 na każdy 1% zmiany wilgotności

DANE:

Pc=24,2 [kN]

Wytrzymałość na ściskanie badanej próbki wynosi: 53,66 MPa.

4.Oznaczenie wytrzymałości drewna na zginanie statyczne.

Wytrzymałość na zginanie jest to największe naprężenie jakie wytrzymuje próbka badanego elementu podczas zginania.

Rg- wytrzymałość na zginanie

M-moment zginający

W- wskaźnik wytrzymałości

przekroju wyznaczany dla

konkretnego przekroju.

P - siła przyłożona do próbki

l - długość próbki

Dla przekroju prostokątnego:

[Nxmm] b - długość w przekroju

h - wysokość w przekroju

Można też dokonać obliczeń po uproszczeniu wg normy: PN-77/D-04103 ze wzoru:

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:

R₁₂ = R_w [1+ α_w(w - 12)] [MPa]

BADANIE:

Badanie to przeprowadza się na próbkach drewna przypominających kształtem listewki. Przekrój próbki powinien mieć wymiary 20x20 mm. a długość ok. 300mm. Przed badaniem próbka powinna być dokładnie zmierzona. Następnie próbkę umieszczamy w maszynie. Próbka musi być umieszczona na podporach o rozpiętości ok.240mm. Na tak umieszczoną próbkę maszyna wywiera siły zginające , które są przykładane na środku próbki. Gdy próbka ulega złamaniu lub przełamaniu maszyna zatrzymuje się. Wartość siły zginającej jaką wytrzymała próba można odczytać ze wskaźnika umieszczonego na maszynie.

DANE:

Wymiary próbki drewna:

-długość: 240mm

-szerokość : 21 mm

-wysokość: 20,5 mm

-Siła szinająca=2kN

Przebieg badania:

Maszyna została ustawiona na zakres działania sił wynoszący 10kN.Przy sile zginającej wynoszącej ok. 1,5kN widoczne były odkształcenia próbki. Gdy naprężenia doszły do poziomu 2kN próbka uległa zniszczeniu. Element złamał się lecz nie do końca co potwierdza włóknistość drewna.

Wytrzymałość próbki na zginanie wynosi: 79,64 MPa

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. Można również przeprowadzić to badanie używając zamiast kulki metalowego trzpienia. Wielkość siły przy ustalonym zagłębieniu kulki, równym jej promieniowi, jest miarą twardości. Największą twardość drewno wykazuje przy kierunku działania siły wzdłuż włókien

Przygotowanie próbek:

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

Badanie przeprowadzamy na prasie hydraulicznej dzięki zastosowaniu odpowiednich podkładek.

Obliczamy ze wzoru ; H=kxP [N]

k=1 gdy wgniatamy kulkę na głębokość 5,64 mm

Urządzenie do badania twardości statycznej drewna; l — wskaźnik pomiaru liniowe­go, 2 - trzpień, 3 - korpus, 4 - stempel, 5 — próbka

Wynik z badania:

Siły potrzebne do wykonania tego badania wynosiły:

• równolegle: 3,55kN.

• - prostopadłe 1,6 kN

Jak widać równolegle twardość drewna jest dużo wyższa.

6. Oznaczenie palności materiałów 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.

Sposób oznaczania palności:

Metoda małej rury ogniowej.

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 900^oC, 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]

m - masa próbki przed badaniem [g]

m₁- masa próbki po badaniu [g]

Ze względu na palność wg PN-64/B-02850 rozróżnia się następujące grupy materiałów:

• zapalny, gdy próbki po odjęciu źródła ognia paliły lub żarzyły się przez czas dłuższy niż

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

żarzyły się na całej powierzchni.

• niezapalny, jeżeli próbki po odjęciu palnika paliły się lub żarzyły w czasie krótszym niż

1 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:

• środki stapiające się w ogniu i tworzące błonę zasklepiającą tkanki drewna i nie dopuszczające powietrza potrzebnego do spalania (fosforan sodu, kwas borny, szkło wodne , farby krzemionkowe)

• środki rozkładające się w wysokiej temperaturze na niepalne gazy które otaczając drewno utrudniają dostęp tlenu ( związki amonu)

• związki kombinowane

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.

7. Asortymenty drewna tartacznego, przykłady ich zastosowania w budownictwie.

Drewno okrągłe jest to drewno stanowiące część pnia bez wierzchołków i gałęzi. Okrąglaki mogą mieś bezpośrednio zastosowanie jako pale, słupy rusztowań, stemple, itp., jako drewno tartaczne, ciosane, do różnych wyrobów i zastosowań przemysłowych.

Materiał z drewna okrągłego tartacznego dzieli się na iglasty i liściasty. Rozróżnia się trzy klasy drewna w zależności od jakości i wymiarów. W zależności od długości i grubości rozróżniamy: dłużyce, kłody, wyrzynki i żerdzie. Średnica okrągłego drewna nie może być mniejsza niż 7cm. Minimalna długość dłużyc iglastych wynosi 9m, liściastych 6,3m. Długość kłód - 2,7 - 6m.Długość wyrzynków nie przekracza 2,5m.

Tarcica - drewno okrągłe grubsze podlega przeróbce w tartakach na tarcicę obrzynaną (boki i czoła mają kształt prostokątów) i nieobrzynaną ( ma nieobrobione boki).

Obrzynane materiały tarte produkowane są w postaci:

• desek - grubość od 19 - 45mm

• bali - 50 - 100mm

• łat - wymiary: 38x32-75x140mm

• krawędziaków - o przekroju kwadratowym i długości 100 -175mm

• belek o przekroju prostokątnym i długości większej od 200mm

Tarcica podłogowa:

Produkowana z desek i bali do podłóg jednowarstwowych. Powierzchnia tarcicy podłogowej może pochodzić z przetarcia lub strugania.

1. prostokątne z piórem i wpustem

2. prostokątne ze złączem wręgowym prostym

3. Deski posadzkowe.

Składają się z trzech warstw deseczek o łącznej grubości 19 lub 15 mm. Dla oszczędności tylko górna warstwa (licowa) jest z drewna twardego , warstwa dolna (przeciwlicowa) to deseczki z drewna iglastego. Warstwa środkowa to listwy drewna iglastego połączone sznurkiem lub klejone. Całość sklejana jest klejem mocznikowym. Deski te łączone są na wpust i pióro .

Płyty mozaikowe posadzkowe.

Produkowane są z tych samych gatunków drewna liściastego co deszczułki lite. Mają kształt kwadratu. Wykonywane są z listewek o grubości 8 lub 10 mm, szerokości 20 - 22 mm i długości 100 - 111 mm. Listewki układane są po pięć sztuk, kolejne zestawy są do siebie prostopadłe. Zespolone są ze sobą przez naklejenie na wierzchnią płytę papieru , który po przyklejeniu płyty mozaikowej do podłoża , zostaje po namoczeniu go wodą zdjęty.

Deszczułki posadzkowe lite.

Produkuje się je 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 500mm. Można wyróżnić 4 rodzaje deszczułek:

1. P₁ - z piórem i wpustem, pióra znajdują się na jednym czole a na pozostałych są wpusty. Powinny być przytwierdzone do podłoża gwoździami. Mogą być układane na podłożu skałodrzewnym lub na ślepej podłodze.

2. P₂ - uniwersalne z piórem i wpustem oraz małymi żłobkami z czterech stron. Wyżłobienia służą do zaklinowania w lepiku. Układa się je na gładzi cementowej przyklejając lepikiem, lub na ślepej podłodze, przytwierdzając gwoździami.

3. P₃ - z czterostronnym wpustem na obce pióra. Układa się je na gładzi cementowej przyklejając lepikiem, lub na ślepej podłodze, przytwierdzając gwoździami.

4. P₄ - z czterostronnym gniazdem przy płaszczyźnie przeciwlicowej. Gniazda umożliwiają zaklinowanie deszczułek w masie asfaltowej. Układa się je na asfalcie, na gładzi cementowej.

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 :

• suchotrwałe na kleju albuminowym lub kazeinowym

• półwodoodporne na kleju mocznikowym , melaminoformaldehydowym

• wodoodporne na kleju bakielitowym

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

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.

Kostka brukowa drewniana.

Produkowana jest z odpadów drewna iglastego i liściastego. Dla uodpornienia na zgniliznę nasyca się ją w kąpieli odpowiednimi środkami impregnacyjnymi. Stosowana jest do wykładania podłóg w halach fabrycznych , magazynach oraz do układania nawierzchni ulic, mostów. W zależności od kształtu dzielimy ją na trzy rodzaje:

• kostka profilowana

wysokość: 6, 7 , 8cm

szerokość: 6, 7,2cm

długość: 11,7 - 20cm

• kostka prostokątna

wysokość: 6, 8 ,10cm

szerokość: 6, 3,2, 10cm

długość: 8- 20cm

• kostka o przekroju okrągłym

wysokość: 6, 8, 10cm

średnica: 8 - 13cm

---