Сырье для производства строительных материалов. Природные каменные материалы. Древесина как строительный материал Лес сырье для производства строительных материалов презентация

Сырье для производства строительных материалов Беларуси

В Беларуси этот вид минерального сырья представлен многочисленными и разнообразными месторождениями песков и песчано-гравийных смесей, глин, карбонатных пород, гипса, а также естественного строительного камня. Несмотря на относительную дешевизну этого вида сырья, его значение в современной экономике страны трудно переоценить.

Пески имеют широкое распространение в Беларуси. Месторождения песков приурочены к четвертичной толще, реже - к отложениям палеогена и неогена. Они, как правило, водно-ледникового и озерно-аллювиального происхождения; на юге страны залегают также пески эолового генезиса. Пески используются как в естественном состоянии, так и после обогащения для производства бетонов, строительных растворов, в стекольной промышленности и литейном производстве.

Сырьевая база строительных и силикатных песков включает около 80 месторождений (общие запасы около 350 млн м3), расположенных по всей территории страны. Пески залегают на поверхности или близко к ней в виде линзовидных или пластообразных залежей различных размеров. Мощность отдельных залежей достигает 15 м. Месторождения строительных песков приурочены к озам, зандровым равнинам, террасам рек. Разрабатывается более 35 месторождений. Ежегодная добыча составляет 7-8 млн м3.

Залежи формовочных песков выявлены в Жлобинском (месторождение Четверня) и Добрушском (Ленино) районах Гомельской области. Месторождение Четверня эксплуатируется Жлобинским карьероуправлением, а Ленино-Гомельским горнообогатительным комбинатом. Ежегодно добывается около 0, 6 млн м3 формовочных песков.

Месторождения стекольных песков разведаны в Гомельской (Лоевское) и Брестской (Городное) областях. Их общие запасы 15 млн м3. Стекольные пески пригодны для получения оконного и тарного стекла.

Песчано-гравийные смеси связаны с моренными, реже аллювиальными отложениями. Залежи песчано-гравийного материала широко распространены в северной и центральной частях Беларуси. По размерам они обычно небольшие (до 50 га). Мощность продуктивной толщи от 1-3 до 10-20 м. Гранулометрический состав непостоянный. Содержание основных компонентов варьирует следующим образом: галька - от 0 до 55 %, гравий - от 5-10 до 75, песок - от 5-10 до 75, глинистые частицы - до 5-7 %. Разведано 136 месторождений с общими запасами более 700 млн м3; эксплуатируется 82 месторождения. Ежегодно добывается около 3 млн м3 песчано-гравийных материалов. Они применяются, в основном, для приготовления бетонов и строительных растворов.

Глины являются сырьевой базой для производства грубой керамики, легких заполнителей, а также используются в качестве важнейшего компонента при изготовлении различных типов цемента. Месторождения легкоплавких глин связаны, в основном, с четвертичными отложениями, тугоплавких - с олигоценовыми и плиоценовыми образованиями, распространенными на юге Беларуси.

Разведано более 210 месторождений легкоплавких глин с общими запасами около 200 млн м3. Разрабатывается более ПО месторождений, ежегодно добывается 2, 5-3, 5 млн м3 сырья. Разведано также 9 месторождений для производства аглопорита и керамзита с общими запасами около 60 млн м3. Из них эксплуатируется 6 месторождений (добыча 0, 6 млн м3). Запасы глинистых пород для цементного производства - более 110 млн м3.

Сырьевая база тугоплавких глин насчитывает 6 месторождений с общими запасами по категориям A+B+Cj более 50 млн м3. Месторождения представлены пластообразными залежами мощностью от 1, 5 до 15 м. Глубина их залегания не превышает 7-8 м. Ежегодная добыча тугоплавких глин составляет 0, 4-1 млн м3.

Группа промышленно ценных глинистых пород Беларуси включает также каолины, выявленные в пределах Микашевичско-Житкович-ского выступа кристаллического фундамента. Они представляют собой продукты выветривания гранитогнейсов и гнейсов. Каолины, как правило, светло-серые и белые, слюдистые, с примесью гидрослюды и монтмориллонита. Выявлено 4 месторождения. Залежи плащеобразные, их средняя мощность 10 м, глубина залегания изменяется от 13 до 35 м. Прогнозные ресурсы оцениваются почти в 27 млн т. Каолины содержат повышенные количества красящих оксидов железа. Они пригодны для производства фарфоровых и фаянсовых изделий, не требующих высокой белизны, а также для изготовления шамотных изделий.

Карбонатные породы, используемые, в основном, для производства цемента и извести, представлены писчим мелом и мергелями, залегающими в толще позднемелового возраста. Они находятся как в коренном залегании, так и в ледниковых отторженцах. На площадях их неглубокого залегания, главным образом, в Кричевском, Климовичском, Костюковичском и Чериковском районах Могилев-ской области, Волковысском и Гродненском районах Гродненской области разведан целый ряд месторождений. Одни из них (например, Кричевское) представлены писчим мелом, другие (Коммунарское) - мергелем, третьи (Каменка) - мергелем и писчим мелом. Мощность продуктивной толщи на месторождениях варьирует от 10-20 до 50 м при глубине залегания кровли от 1 до 25 м. Содержание СаСО3 колеблется от 65 % в мергелях до 98 % в писчем мелу.

Сырьевая база цементной промышленности включает 15 месторождений с общими запасами карбонатных пород по категориям A+B+Cj 720 млн т. Разрабатывается 8 месторождений, на базе которых действуют РУП «Волковыскцементошифер» и «Кричевцементошифер», а также Белорусский цементный завод, осваивающий запасы мергелей Коммунарского месторождения. Цементная промышленность Беларуси обеспечена карбонатным сырьем на длительную перспективу.

Сырьевая база производства извести основана на использовании писчего мела. В стране числится 33 месторождения этого полезного ископаемого с общими запасами по категориям A+B+Cj около 210 млн т. Эксплуатируется 6 месторождений.

Гипс в платформенном чехле на территории Беларуси известен давно; он встречается в виде пластов, слоев, прослоев, прожилков и гнезд в средне-, верхнедевонских и нижнепермских отложениях. Сравнительно неглубоко залегающие (167-460 м) мощные пласты гипса выявлены среди отложений фаменского яруса верхнего девона на западе Припятского прогиба. Они приурочены к приподнятому блоку кристаллического фундамента и образуют Бриневское месторождение гипса. Здесь установлено до 14 пластов гипса, которые объединены в четыре горизонта. Мощность гипсовых горизонтов колеблется от 1-3 до 46 м. В разрезе нижнего из них наблюдаются мощные линзы гипсово-ангид-ритовой и ангидритовой породы. Содержание гипса в продуктивных пластах изменяется от 37 до 95 %. Запасы гипса по категориям Cj+C2 составляют 340 млн т, ангидрита - 140 млн т. Имеется возможность организовать добычу 1 млн т гипса в год.

Естественный строительный камень на территории Беларуси представлен разнообразными породами кристаллического фундамента (граниты, гранодиориты, диориты, мигматиты и др.). В Брестской области разведаны два месторождения строительного камня (Микашевичи и Ситница), в Гомельской - месторождение строительного камня (Глушкевичи, участок Крестьянская Нива) и месторождение облицовочных материалов (Карьер Надежды). Наиболее крупным из них является месторождение Микашевичи. Строительный камень здесь залегает на глубине от 8 до 41 м. Полезное ископаемое представлено диоритами, гранодиоритами и гранитами. Первоначальные запасы камня по категориям A+B+Cj составляли 168 млн м3. Месторождение эксплуатируется открытым способом; глубина карьера около 120 м. Разрабатывается также месторождение Глушкевичи. На месторождении Микашевичи годовая добыча камня составляет около 3, 5 млн м3, производство щебня - 5, 5 млн м3, на месторождении Глушкевичи - 0, 1 млн м3 и 0, 2 млн м3 соответственно.

На месторождении облицовочного камня Карьер Надежды продуктивная толща представлена серыми и темно-серыми мигматитами, обладающими хорошими декоративными свойствами. Глубина залегания полезного ископаемого - от нескольких десятков сантиметров до 7 м; запасы сырья здесь 3, 3 млн м3.

В стране имеются перспективы увеличения объемов добычи строительного камня за счет строительства второго предприятия на базе месторождения Микашевичи, а также расширения объемов добычи облицовочных материалов на месторождении Карьер Надежды. Отдельные виды естественного строительного камня могут быть использованы для каменного литья и производства минеральных волокон. В этом отношении особенно интересны метадиабазы Мика-шевичского месторождения.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта

Расходы на строительные материалы, изделия и конструкции составляют 50-70% от стоимости строительства. Поэтому так важно знать, как минимизировать расходы на них. Это можно сделать за счет применения современных ресурсо- и энергосберегающих технологий, местного сырья, отходов промышленности. При этом от материалов, изделий и конструкций требуется обеспечение требуемого качества.

Строительные материалы - природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений. Различают строительные материалы общего и специального назначений.

В качестве классификационных признаков выбирают: производственное назначение строительных материалов, вид исходного сырья, основной показатель качества, например их масса, прочность, и другие. В настоящее время в классификации учитывают также и функциональное назначение, например теплоизоляционные материалы, акустические материалы и другие в дополнение к делению на группы по признаку сырья - керамические, полимерные, металлические и т. п. Одна часть материалов, объединенных в группы, относится к природным, а другая их часть - к искусственным.

Каждой группе материалов или отдельным их представителям в промышленности соответствуют определенные отрасли, например цементной промышленности, стекольной промышленности и т. п., а планомерное развитие этих отраслей обеспечивает выполнение планов строительства объектов.

Природные , или естественные, строительные материалы и изделия получают непосредственно из недр земли или путем переработки лесных массивов в «деловой лес». Этим материалам придают определенную форму и рациональные размеры, но не изменяют их внутреннего строения, состава, например химического. Чаще других из природных используются лесные (древесные) и каменные материалы и изделия. Кроме них в готовом виде или при простой обработке можно получить битум и асфальт, озокерит, казеин, кир, некоторые продукты растительного происхождения, например солому, камыш, костру, торф, лузгу и др., или животного мира, например шерсть, коллаген, боннскую кровь и др. Все эти природные продукты в сравнительно небольших количествах тоже используют в строительстве, хотя главными остаются лесные и природные каменные материалы и изделия.

Искусственные строительные материалы и изделия производят в основном из природных сырьевых материалов, реже - из побочных продуктов промышленности, сельского хозяйства или сырья, получаемого искусственным путем. Вырабатываемые строительные материалы отличаются от исходного природного сырья как по строению, так и по химическому составу, что связано с коренной переработкой сырья в заводских условиях с привлечением для этой цели специального оборудования и энергетических затрат. В заводской переработке участвует органическое (дерево, нефть, газ и др.) и неорганическое (минералы, камень, руды, шлаки и др.) сырье, что позволяет получать многообразный ассортимент материалов, употребляемых в строительстве. Между отдельными видами материалов имеются большие различия в составах, внутреннем строении и качестве, но они и взаимосвязаны как элементы единой материальной системы.

PAGE 3

Лекция 2 по дисциплине «Строительные материалы» для 1 курса (бакалавриат)

Тема. Сырье для производства строительных материалов. Природные каменные материалы

1. Природная сырьевая база для производства строительных матери а лов.

Сырьем для изготовления всех неорганических строительных материалов (каменных и металлов) являются горные породы.

Строительные материалы из горных пород могут быть получены двумя путями: механической обработкой и химической переработкой (чаще всего обжигом).

Природными каменными материалами в строительстве называют камни, полученные механической обработкой горных пород – дроблением, распиливанием, раскалыванием, фактурной обработкой поверхности. Природные каменные материалы сохраняют структуру горной породы. Некоторые горные породы, разрушенные самой природой, могут представлять собой готовый строительный материал (песок, гравий и др.).

Камнелитные изделия получают плавлением камня с последующей разливкой расплава в формы. Технология каменного литья называется петрургией (слово «петр» означает камень). Петрургию применяют для получения непористых каменных изделий или изделий сложной формы.

Химической переработкой горных пород получают такие распространенные материалы (вяжущие), как известь, цемент, строительный гипс и др. Одна из наиболее доступных для добычи горных пород – глина – с древнейших времен подвергается химической переработке – обжигу. Из глины, как известно, получают кирпич и керамические, в том числе строительные, изделия.

Металлы получают также из горных пород, называемых рудами. Руда – это горная порода, содержащая значительный процент металла. При этом должно быть технологически приемлемо и экономически целесообразно извлекать металл из такой породы. Например, руды, содержащие оксиды железа в свободном состоянии, главное сырье для металлургии. А широко распространенные породы, называемые железомагнезиальные силикаты не применяются для извлечения железа или магния. Металла в них небольшой процент, и извлечь его из породы трудно и дорого.

Основное сырье для органических материалов – нефть и каменный уголь – можно также отнести к горным породам. Из нефти и каменного угля получают битумы и дегти, используемые для кровельных материалов и дорожного строительства. Продукты переработки нефти и каменного угля применяются для получения строительных пластмасс

Древнейший строительный материал органического происхождения – древесина. Механической обработкой древесины получают материалы, сохраняющие ее структуру. Это не только хорошо известные бревна и доски, но и, например, декоративно-отделочный материал – шпон из ценных пород древесины.

2.Вторичные сырьевые ресурсы в производстве строительных матери а лов.

Наряду с природным сырьем в производстве строительных материалов применяют так называемые техногенные отходы. Промышленность выпускает готовой продукции значительно меньше, чем потребляет сырья. Например, для производства 1 т чугуна расходуется 1,5… 2 т сырья. Следовательно, 0,5… 1 т – это отходы производства.

Среди техногенных отходов могут быть газообразные, жидкие и твердые продукты. Многие из них загрязняют воздух и воду. Известно, что улавливанием и нейтрализацией вредных отходов стали заниматься только в связи с бурным развитием промышленности в конце 19 – начале 20 века. Полностью эта проблема до сих пор не решена.

Техногенные отходы, в том числе полученные при очистке промышленных стоков, газовых и пылевых выбросов, могут быть снова использованы как сырье в том же или другом производстве. Из отраслей, потребляющих промышленные отходы, наиболее емкой является промышленность строительных материалов. Установлено, что использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40% потребности строительства в сырьевых ресурсах. Применение промышленных отходов позволяет на 10…30% снизить затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья. Кроме того, из промышленных отходов можно создавать новые строительные материалы с высокими технико-экономическими показателями.

Отходы удобно классифицировать по отраслям промышленности.

Шлаки черной металлургии . Среди них наибольшее значение для строительной индустрии имеют доменные шлаки – побочный продукт при выплавке чугуна в доменных печах. В домне, как известно, руда расплавляется. Расплав разделяется на два слоя – металл внизу и шлак сверху. Таким образом, шлак представляет собой плавленый камень. В металлургических районах отвалы затвердевшего шлака занимают много полезной земли (выход шлака около 0,5 тонн на тонну чугуна). Строительная индустрия потребляет как монолитный шлак после дробления в щебень, так и специально подготовленный гранулированный шлак. Простейший способ грануляции – сухой: тонкая струя расплавленного шлака льется с большой высоты, разделяясь при этом на капли, которые, застывая, и образуют гранулы шлака. Существуют также мокрый и полусухой способы грануляции. Цель грануляции – получить незакристаллизованный (аморфный, стекловидный) камень, химически более активный, чем закристаллизовавшийся в отвалах шлак. Гранулы растирают в порошок и применяют в производстве цемента. Щебень, полученный дроблением отвального шлака, применяют как заполнитель для бетона. Для легкого бетона изготовляют шлаковую пемзу – поризованный шлак. Сущность изготовления шлаковой пемзы состоит в том, что расплавленный шлак с температурой около 1300ºС обрабатывается холодной водой. Благодаря мгновенному испарению воды и связанному с этим быстрому остыванию шлака вязкость последнего возрастает. Пузырьки пара не могут преодолеть пластически вязкое состояние расплава, застревают в нем и вспучивают его. В результате образуется легкий пористый материал, напоминающий природную пемзу.

Шламы – общее название осадков суспензий, получаемых в металлургических и химических производствах при жидкостной обработке различных материалов. Например, из нефелина при получении из него глинозема ( Al 2 O 3 ) получается шлам, содержащий – белит Ca 2 SiO 4 . Белит входит в состав портландцемента, поэтому белитовый шлам используют в производстве вяжущих. при вымывании из глины алюминия с помощью кислотной обработки получается шлам, богатый SiO 2 (сиштоф), который также используют как добавку к цементам.

Приведенные примеры шламов – это отходы цветной гидрометаллургии. Шламы образуются и во многих других производствах. Например, в целлюлозно-бумажной промышленности при механической очистке сточных вод образуются шламы, содержащие волокна целлюлозы и частицы каолина, которые также могут быть использованы в производстве строительных материалов. При обогащении руд методом флотации также образуются шламы (флотационные хвосты), которые содержат так называемую «пустую» породу (название в отличие от концентрата, который после обогащения содержит много металла). Для строителей «пустая» порода» – это измельченный камень, который может быть использован в производстве безобжиговых материалов.

Золы и шлаки тепловых электростанций (ТЭС) – минеральный остаток от сжигания твердого топлива. Одна ТЭС средней мощности выбрасывает в отвалы около 1 млн тонн зол и шлаков в год. Топливные золы и шлаки содержат все связанные или свободные оксиды, которые присутствуют в строительных каменных материалах. Поэтому они могут использоваться при производстве практически всех строительных материалов и изделий.

Вскрышные породы – отходы добычи различных полезных ископаемых открытым способом (в карьерах). Это, как считают до 3 млрд тонн в год (на всю страну) все тех же камней, т.е. по существу неисчерпаемый источник для промышленности строительных материалов.

Отходы древесины , образующиеся на лесосеках, на лесопилках, при производстве мебели, т.е. при механической обработке древесины, составляют в год около 500 млн м 3 . Из этого огромного количества отходов используется в промышленности строительных материалов (а также в целюлозно-бумажной промышленности) всего 1/6 часть. Для производства строительных материалов используют щепу, стружку, опилки. Крупные отходы лесопиления (горбыль, например) и дровяное долготьё с лесосек измельчают и применяют как наполнитель в ДСП, ДВП, ЦСП, арболите и других материалах на вяжущих.

Здесь перечислены лишь некоторые виды отходов, применяемые в производстве СМ. Использование техногенных отходов – неотъемлемая черта всех ресурсосберегающих технологий. При использовании отходов, как правило, улучшается экология за счет уменьшения отвалов, свалок, вредных выбросов сточных вод и газов.

Все последующие лекции, кроме металлов, адаптировались к первому курсу только в процессе чтения. Материалы из первой главы нашего учебника (Андреев и др. Материаловедение) здесь не повторяются.

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный
инженерно-экономический университет»

РЕФЕРАТ

По дисциплине:

«Строительные материалы»

«Лесные материалы»

Выполнил: Божко А.В.
Студент 3 курса
Преподаватель: Коновалов В.Ф.
Должность: канд. технич. наук, доц.
Оценка:______________Дата_____ ___________
Подпись:______________________ ___________

Cанкт-Петербург
2012

Строение древесины

Древесина является одним из древнейших строительных материалов. Из нее изготовляют не только различные конструктивные элементы

Древесина является сырьем для изготовления отделочных материалов, фибролита, древесноволокнистых и древесностружечных плит, для производства мебели и паркета. Широкому применению древесины способствуют такие положительные свойства, как высокая прочность при небольшой о ъгмной массе, малая теплопроводность и легкость механической обработки. К недостаткам древесины следует отнести: неоднородность строения, обусловливающую различные показатели прочности и теплопроводности вдоль и поперек волокон, подверженность гниению, сгораемость и легкая возгораемость, высокая гигроскопичность, наличие разнообразных пороков (сучки, трещины, косослой, кривизна ствола, свилеватость и др.).

В современном индустриальном строительстве лесные материалы занимают значительное место среди других строительных материалов. Их применяют для изготовления несущих и ограждающих деревянных конструкций зданий и сооружений, столярных изделий, опалубки, устройства подмостей, шпал и т.д. Кроме того, отходы древесины (стружки, опилки, сучья, горбыли, рейки) широко используют для производства арболита, фибролита, ксилолита, древесно-цементных, древесноволокнистых и древесностружечных плит. Широкое применение лесных материалов в строительстве объясняется главным образом наличием у них ряда положительных свойств. Они обладают высокой прочностью, малой средней плотностью, легкостью обработки, высокой морозостойкостью и стойкостью к действиям растворов солей, щелочей, органических кислот.
Древесина состоит из живых и отмерших клеток, имеющих различные форму, величину и выполняющие разные функции. Древесина содержит проводящие, механические и запасающие клетки. Проводящие клетки служат для передачи питательных веществ от корней к ветвям и листьям. Это так называемые сосуды (у лиственных пород) и трахеиды (у хвойных пород). Механические клетки вытянуты в длину, имеют толстые стенки и узкие внутренние полости. В древесине лиственных пород функции механических клеток выполняет так называемый либриформ (клетки веретенообразной формы), а в древесине хвойных пород - трахеиды поздней древесины. Запасающие клетки служат для хранения питательных веществ и передачи их живым клеткам в горизонтальном направлении. Они находятся в основном в сердцевинных лучах. Каждая живая клетка древесины имеет клеточную оболочку и находящиеся внутри нее протоплазму, клеточный сок и ядро.
Химический состав древесины всех пород в среднем содержит 49,5% углерода, 6,3% водорода, 44,1% кислорода, 0,1% азота. На долю оболочек клеток приходится около 95 % массы.
Главными составными частями оболочек являются целлюлоза (43...56 %) и лигнин (19...30 %). Остальную часть оболочек занимают гемицелюллозы, пектиновые вещества, минеральные соли, жиры, эфирные масла, алкалоиды, гликозиды и т.д.
Различают следующие главные части (макроструктуру) ствола: кору, луб, камбий, заболонь, ядро, сердцевину, сердцевинные лучи и годовые слои.
Кора состоит из наружного (корки) и внутреннего (луба) слоев. Она защищает дерево от температурных и механических воздействий. Под лубом находится тонкий слой камбия, состоящего из живых клеток. Идущий за камбием толстый слой древесины состоит из ряда тонких концентрических слоев, внутренняя часть которых называется ядром, а периферийная - заболонью. Существуют породы, например береза, клен, ольха и др., у которых ядро отсутствует. Такие породы называются заболонными. По этим признакам все древесные породы классифицируют на ядровые (имеющие ядро и заболонь), заболонные (лишенные ядра, имеющие только заболонную древесину) и сйелодревесные (имеющие не ярко выраженное ядро - спелую древесину и заболонь).
Все древесные породы классифицируются на хвойные и лиственные. Наибольшее распространение в строительстве находят хвойные породы. К ним относят сосну, ель, пихту, лиственницу и кедр. За последние годы в связи со значительным ростом объемов капитального строительства в промышленности стали все больше применяться и лиственные породы, такие, как дуб, бук, береза, осина, липа, граб, ольха, вяз и др.

2. Свойства древесины

Основные свойства древесины классифицируются на физические и механические. Физические свойства древесины характеризуются цветом, блеском, текстурой, плотностью, гигроскопичностью и др. Механические свойства древесины характеризуются прочностными и деформативными показателями при различном ее напряженном состоянии (прочность при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании, модуль упругости и сдвига, ползучесть, усадка и др.).
Физические свойства древесины. Рассмотрим те физические свойства древесины, которые имеют наибольшую значимость для строительной индустрии.
Влажность древесины оказывает значительное влияние на ее свойства. Древесина содержит свободную (в полостях клеток) и связанную (в оболочках клеток) влагу.
Полная (при удалении всей связной влаги) усушка составляет в тангенциальном направлении для древесины различных пород б... 10 %, а в радиальном направлении 3...5 %, вдоль волокон 0,1...0,3 %, полная объемная усушка примерно 12... 15 %. Вследствие разницы значений радиальной и тангенциальной усушки при высыхании (или увлажнении) наблюдается коробление древесины.
Объемная масса, или средняя плотность, древесины зависит от ее влажности и объема пор. Плотность древесного вещества (удельная масса) у всех пород одинакова (так как одинаков их химический состав) и примерно равна 1,5. Плотность древесины из-за наличия в ней полостей меньше плотности древесного вещества и колеблется в значительных пределах в зависимости от породы, условий роста, положения образца древесины в стволе и т.д.
Механические свойства древесины. При использовании древесины в качестве конструкционного материала и создании композиционных материалов возникает необходимость учитывать способность древесины сопротивляться действию усилий, т.е. ее механические свойства. К механическим свойствам древесины относятся ее прочность и деформативность, а также связанные с механическими воздействиями некоторые ее эксплуатационные свойства.

Прочность древесины характеризует ее способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Показателем этого механического свойства служит предел прочности - максимальная величина напряжений, которые выдерживает материал без разрушения. Предел прочности устанавливают при испытаниях образцов древесины на сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг и (очень редко) при кручении. Древесина относится к анизотропным материалам, поэтому определение показателей прочности проводят по разным структурным направлениям - вдоль и поперек волокон (по радиальному и тангенциальному направлениям).

Деформативностью древесины называют ее способность изменять свои размеры и форму при воздействии усилий. Показателем деформативности древесины служат модули упругости, коэффициенты поперечной деформативности, модули сдвига, длительные модули упругости, ползучесть, усадка и др.
При расчете элементов деревянных конструкций необходимо знать механические свойства древесины и аналитическое определение напряженного и деформированного ее состояний. Многие конкретные задачи решаются методами теории упругости и сопротивления материала.
К числу эксплуатационных и технологических свойств, проявляющихся при воздействии усилий, можно отнести: твердость, ударную вязкость, износостойкость, способность удерживать крепления и др. По своим механическим свойствам древесина относится к анизотропным материалам. Она имеет существенное различие в показателях прочностных и деформативных свойств по разным структурным направлениям. Наибольшую прочность и жесткость древесина имеет вдоль волокон, наименьшую - в поперечном направлении.
Показатели механических свойств древесины зависят от ее влажности. При увлажнении древесины до предела насыщения клеточных стенок показатели всех механических свойств резко уменьшаются. При дальнейшем повышении влажности древесины (свыше 30%) показатели механических свойств практически не изменяются.
Некоторые ориентировочные показатели физико-механических свойств древесины приведены в табл. 7.1 ....7.5.
При расчете конструкций из древесины, работающих на сжатие, изгиб, растяжение или в условиях сложного напряженного состояния, числовые величины показателей механических свойств древесины берут из нормативно-справочной литературы с учетом переходных коэффициентов к расчетным сопротивлениям древесины в зависимости от породы.

3. Строительные материалы на основе древесины

К основным древесным строительным материалам относятся круглые лесоматериалы, пиломатериалы, клееные изделия и конструкции, древесностружечные, древесно-цементные и древесноволокнистые плиты, арболит, фибролит, ксилолит и др.
Круглые лесоматериалы - отрезки древесного ствола разных пород и размеров, очищенные от коры и сучьев. В целом виде круглые лесоматериалы применяют в строительстве в качестве стенового материала, опор и столбов для воздушных линий связи и линий электропередачи и настила при строительстве мостов, дорог, для ограждения территорий и т.д.
Выработанные из круглых материалов, сохранившие природную структуру древесины, пиломатериалы, колотые лесоматериалы (клепка для бочек), строганый и лущеный шпон и другие относятся к группе обработанных.
Пиломатериалы-- продукция, получаемая при раскрое бревен, имеющая стандартные размеры и качество, используемая в целом виде или для выработки заготовок, деталей и изделий из древесины. В пиломатериалах продольные и широкие стороны называют пластями, продольные узкие - кромками, а перпендикулярные им - торцами. Линии пересечения пластей и кромок пиленой продукции называются ребрами. Часть поверхности бревна, оставшаяся на пиломатериалах, называется обзолом.
По породам древесины пиломатериалы делятся на две основные группы: хвойные и лиственные. По размерам поперечного сечения они разделяются на брусья, бруски и доски (7.1).
Брусья - пиломатериалы толщиной и шириной 100 м и более. По числу пропиленных пластей различают двух-, трех- и четырех-кантные брусья. Бруски - пиломатериалы толщиной до 100 мм и шириной не более двойной толщины. Доски - пиломатериалы толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины.
Пиломатериалы могут быть обрезными (7.1, в--д) и необрезными (7.1, а, б, е). У обрезных пиломатериалов пласти и кромки пропилены по всей длине; у необрезных пласти пропилены, а кромки не пропилены или пропилены частично, и величина непропиленной части превышает допустимые размеры для обрезных
пиломатериалов. При выработке пиломатериалов образуется попутная пилопродукция в виде обапола. Обапол - пилопродукция, получаемая из боковой части бревна и имеющая одну пропиленную, а другую непропиленную или частично пропиленную поверхность.
Из пиломатериалов изготовляются для нужд строительной индустрии различные изделия и конструкции, описанные ниже.
Ш п а л ы - продукция, получаемая при продольном распиливании бревен с поперечным сечением, близким к брусьям, длиной 1,35...2,7 м. Шпалы применяют в железнодорожном строительстве.
Шашка из древесины представляет собой бруски четырех- или шестигранной формы. Высота шашки для полов 60...80 мм; для дорожных мостовых покрытий 100...120 мм, ширина 50...100 мм. Влажность древесины для шашки должна быть не более 25 %. Шашки изготовляют из древесины хвойных и твердых лиственных пород, за исключением пихты, березы, бука и дуба. Учитывают шашку в квадратных метрах их торцовой поверхности.
Полуфабрикаты, заготовки и изделия. Полуфабрикаты и заготовки - это доски или бруски, прирезанные применительно к заданным размерам, с соответствующими припусками на механическую обработку и усушку. К ним относятся шпунтованные доски для полов, плинтусы, галтели для заделки пространства между полом и стенками, наличники для обшивки оконных и дверных коробок.
Строительные детали - это элементы сборных домов, различные столярные изделия, изготовленные на специализированных заводах. Наиболее прогрессивными являются клееные деревянные конструкции.
Клееные деревянные конструкции - изделия, получаемые путем склеивания досок (брусков) и фанеры. Технология изготовления клееных конструкций состоит из следующих основных операций: сушки» отбора и сортировки пиломатериалов, обработки поверхностей для склеивания, нанесения клея, запрессовки, выдерживания в прессах под давлением, обработки поверхностей готовых элементов и отправки их на склад готовой продукции.
Пиломатериалы, предназначенные для изготовления клееных конструкций, высушивают до влажности 10...15 %, сортируют по качеству, раскраивают по длине с вырезкой дефектных мест и подготавливают для склейки на «зубчатый шип». Размер склеенной нитки досок обычно равен длине конструкции или ее элемента. После склейки осуществляют стружку элементов на четырехстороннем строгальном станке.
Запрессовка клееных деревянных конструкций обычно осуществляется в специальных горизонтальных и вертикальных ваймовых прессах, а также в пневматических и гидравлических прессах. При запрессовке пакета необходимо соблюдать два основных требования:
1) тщательную калибровку досок (недопустимы их покоробленность и различная толщина); 2) равномерное нанесение клея на склеиваемые поверхности при строгом соблюдении установленной инструкцией вязкости клея и времени обработки и запрессовки.
После выдерживания до отверждения клея конструкции подают на пост отделки, где их очищают от потеков клея и покрывают лакокрасочными материалами, иногда для повышения био- и огнестойкости (эти операции могут быть выполнены на пиломатериалах до их склеивания) - антисептиками и антипиренами. Эти конструкции все шире используются в народном хозяйстве благодаря малой плотности, большой прочности и стойкости при эксплуатации в различных условиях, в том числе в агрессивных средах, возможности изготовления любых размеров и форм.
В строительстве используют клееные конструкции двух принципиально различных видов: несущие и ограждающие. Несущие конструкции являются многослойными, т.е. склеенными из слоев древесины. Иногда многослойные деревянные конструкции усиливают путем вклеивания металлической или пластмассовой арматуры. Такие конструкции называют армированными. Существуют комбинированные конструкции, состоящие из слоев массивной древесины, склеенных с фанерой. Чаще всего это конструкции двутаврового или коробчатого сечения, верхний и ниж
и т.д.................

ЛЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Древесина - высокопористый продукт живой природы, отлича­ющийся специфическим волокнистым строением, предопределяющим своеобразие ее физико-механических свойств, широкое и многооб­разное использование в различных отраслях народного хозяйства.

Благодаря этим свойствам лесные материалы, а также изделия и конструкции на их основе могут достаточно долго работать в различ­ных условиях эксплуатации.

К положительным, свойствам древесины относится высокая ме­ханическая прочность и одновременно с этим легкость, что позволяет отнести ее к эффективным материалам с достаточно высоким коэффициентом конструктивного качества.

Древесина способна поглощать ударные нагрузки и гасить вибра­ции, она отличается высокими тепло-, звуко- и электроизоляцион­ными свойствами, химической стойкостью к кислотам и щелочам, легко обрабатывается резательными инструментами, хорошо удер­живает металлические и другие крепления, надежно склеивается и, наконец, обладает естественной декоративностью, что делает ее по­пулярным отделочным материалом.

К отрицательным свойствам древесины относятся анизотроп­ность, т. е неоднородность структуры и свойств в различных на­правлениях по отношению к расположению древесных волокон; повышенная гидроскопичность и водопоглощение, предопределяющие изменение важнейших физико-механических характери­стик за счет неравномерного разбухания; коробления и растрескивания.

Строение и состав

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны. Промышленное значение имеет ствол, так как из него получается от 60% до 90% древесины. Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое не­вооруженным глазом или через лупу, микроструктурой - видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза ствола: по­перечный (торцовый), радиальный, проходящий через ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола (рис.ЛМ-1а).

Рис. ЛМ-1Строение ствола дерева:

а) основные разрезы ствола: 1 - поперечный (торцовый); 2 - радиальный; 3 -тангенциальный; б) строение ствола дерева на поперечном разрезе: 1 -кора; 2 - камбий; 3 - луб; 4 - заболонь; 5 - сердцевина; 6 - сердцевинные лучи.

Макроструктура

При рассмотрении разрезов ствола дерева невооруженным глазом или через лупу можно различить следующие основные его части: сердцевину, кору, камбий и древесину (рис. ЛМ-2).

Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связан­ных друг с другом. Сердцевина совместно-с древесной тканью перво­го года развития дерева образует сердцевинную трубку. Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность.

Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка или кожица и пробковая ткань защищают дерево от вред­ных влияний среды и механических повреждений. Луб проводит пи­тательные вещества от кроны в ствол и корни.

Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток - камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большем объеме - клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осе­нью, поэтому древесина ствола (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических, так называе­мых, годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каж­дое годичное кольцо состоит их двух слоев: (весенней) древесины, образовавшейся весной или в начале лета, и поздней (летней) древе­сины, которая образуется к концу лета. Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина бо­лее темного цвета, менее пориста и обладает большей прочностью, так как состоит из мелкополостных клеток с толстыми стенками.

В процессе роста дерева стенки клеток древесины внутренней час­ти ствола, примыкающей к сердцевине, постепенно изменяют свой состав и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных - дубильными веществами. Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается и она становится более прозрачной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых клеток, называют у некоторых пород ядром, у других - спе­лой древесиной. Часть более молодой древесины ствола ближе к ко­ре, в которой еще изменяются живые клетки, обеспечивающие пере­мещение питательных веществ от корней к кроне, называют заболонью. Эта часть древесины имеет большую влажность, относительно легко загнивает, малопрочна, обладает большей усушкой и склонно­стью к короблению.

Породы, у которых ядро отличается от заболони более темной ок­раской и меньшей влажностью, называют ядровыми (сосна, лист­венница, дуб, кедр и др.). Породы, у которых центральная часть ство­ла отличается от заболони только меньшей влажностью, называют спелодревесными (ель, пихта, бук, липа и др.). Древесные породы, у которых нельзя заметить значительного различия между центральной и наружной частями древесины ствола, носят название забеленные породы (береза, клен, ольха, осина и др.).

В древесине всех пород располагаются сердцевинные лучи, ко­торые служат для перемещения влаги и питательных веществ в попе­речном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под микро­скопом. Древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается при высыхании.