§ 3. Химические свойства

Химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям под воздействием веществ, с которыми он находится в соприкосновении. Химические свойства материала весьма разнообразны, основные из них — химическая и коррозионная стойкость.

Химическая стойкость — способность материалов противостоять разрушающему влиянию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов.

Коррозионная стойкость — свойство материалов сопротивляться коррозионному воздействию среды.

Многие строительные материалы не обладают этими свойствами. Так, почти все цементы плохо сопротивляются действию кислот, битумы сравнительно быстро разрушаются под действием концентрированных растворов щелочей, древесина не стойка к действию тех и других. Лучше сопротивляются действию кислот и щелочей некоторые виды природных каменных материалов (диабаз, андезит, базальт), плотная керамика, а также большинство материалов из пластмасс.

Вопросы для самопроверки: 1. В чем различие между истинной и средней плотностью материала? 2. Что такое влажность и водопоглощение? 3. Что такое морозостойкость и каковы методы ее определения? 4. Каков физический смысл теплопроводности, отчего она зависит и какова её размерность? 5. Чтo такое огнестойкость и огнеупругость? 6. Что такое прочность материала и чем она характеризуется? Что такое упругость, частичность и хрупкость? 7. Приведите примеры упругих, пластичных и хрупких строительных материалов. 8. Что такое твёррдость н каковы методы ее определения?

Глава 2 материалы из древесины

§ 3 Основные сведения о древисине

Древесина издавна является важным строительным материалом, широкое применение которого можно объяснить высокой прочностью при небольшой плотности, малой теплопроводностью, легкостью механической обработки. Наряду с этим древесина имеет и существенные недостатки: неравнозначность ряда свойств в различных направлениях, легкая загниваемость и возгораемость, высокая гигроскопичность, наличие разнообразных пороков.

Из древесины изготовляют конструктивные элементы зданий, разнообразные теплоизоляционные и отделочные материалы. Важнейшей задачей строителей является экономное и рациональное ее использование. В последнее время из отходов древесины — опилок, стружек, щепы и горбыля — изготовляют фибролит, арболит, древесноволокнистые и древесностружечные плиты, а также изделия из древесных пластиков (см. соответствующие главы учебника).

Большой вклад в пауку о лесе и материалах из древесины внесли советские ученые В. В. Докучаев, И. П. Бородин, В. Н. Сукачев и Г. Ф. Морозов, С. И. Вакин, создавшие новую отрасль науки — древесиноведение, А. X. Певцов и Ф. П. Белянкин, детально исследовавшие физико-механические свойства древесины; Г. Г. Карлсен и А. Б. Губенко, разработавшие новые типы экономичных индустриальных деревянных конструкций.

Дерево является многолетним растением. Оно состоит из ствола, кроны и корней. Ствол — главная и наиболее ценная часть дерева, от строения ствола зависит качество древесины как строительного материала. Древесина ствола имеет неоднородное строение в различных направлениях. Обычно ствол дерева рассматривают в трехосновных разрезах (рис. 2): поперечном (торцовом), радиальном продольном (по диаметру или радиусу) и тангентальном продольном (по хорде). Строение древесины можно изучать невооруженным' глазом или через лупу, а также при помощи микроскопа. В первом случае определяют макроструктуру древесины, а во втором — ее микроструктуру.

Рис. 2. Основные разрезы ствола дерева

1 — поперечный (торцовый); 2 — радиальный; 3 — тангентальный

Рис. 3. Торцовый разрез ствола дерева

1— кора; 2 — камбий; 3 — заболонь; 4 — ядро; 5 — сердцевина

Макроструктура. При изучении макроструктуры поперечного разреза можно легко различить следующие основные части ствола; кору, камбий, древесину и сердцевину (рис. 3).

Кора предохраняет дерево от воздействия внешней среды, она имеет наружную часть — кожицу, среднюю часть — пробковый слой и внутреннюю часть— луб, который проводит продукты фотосинтеза от кроны в ствол.

Древесина — сложная ткань древесных растений, проводящая воду и растворенные в ней минеральные соли; основная масса ствола, корней и ветвей древесных растений.

Камбий — образовательная ткань в корнях и стеблях, расположен однорядным цилиндрическим слоем (в виде кольца на поперечном срезе), образует с наружной стороны луб, внутри — древесину. Камбий находится между древесиной и корой, он имеет важное значение в процессе роста дерева. На поперечном разрезе древесины можно различить концентрические слои прироста, называемые годичными кольцеами, которые светлее к поверхности дерева и темнее у центра. Светлая часть древесины называется заболонью,, а темная—ядром. Заболонь— молодые живые клетки, в растущем дереве по заболони движется влага с растворенными в ней минеральными веществами. Ядро состоит из мертвых клеток и не принимает участия в физиологических процессах, но обеспечивает прочность стволу дерева. В зависимости от нами чия ядра и заболони древесные породы делят на ядровые (сосна, дуб, лиственница,, кедр) и заболонные, не имеющие ядра (береза, осина, ольха, липа). Древесные породы с одинаковой окраской в поперечном сечении, содержащие различное количество влаги в центральной и периферической частях, называют породами со спелой древесиной (ель, бук, пихта).

Сердцевина находится в центре ствола и проходит по всей его длине. Она представляет собой слабую ткань первичного образования, которая легко поддается загниванию.

На радиальном и тангенциальном разрезах ствола, например сосны, лиственницы, отчетливо видны годичные слои, причем на радиальном они имеют вид прямых или наклонных линий, а на тангентальном — параболических кривых. Каждый годичный слой состоит из двух различаемых глазом зон: внутренней светлой — ранней, образовавшейся весной, и наружной темной — поздней, образовавшейся к концу лета, называемых соответственно ранней и поздней древесиной. Ранняя древесина — более пористая и слабая, чем летняя. В зависимости от условий роста годичные слои бывают различной ширины. Однако прочность древесины зависит не от ширины годичного слоя, а от степени развитости поздней древесины. Чем выше содержание в годичных слоях поздней древесины, тем прочнее материал.

На поперечном разрезе ствола дуба, бука, клена и других древесных пород заметны узкие радиальные линии, так называемые сердцевинные лучи, направленные от коры к сердцевине; на радиальном разрезе они имеют вид широких и узких лент, а на тангентальном — коротких, слегка утолщенных штрихов. В растущем дереве сердцевинные лучи служат для перемещения влаги и питательных веществ.

В древесине хвойных пород имеются смоляные ходы, расположенные в продольном и поперечном направлениях, в них сосредоточивается смола. Смоляные ходы на торцовом разрезе образуют светлые точки в поздней части годичного слоя, а на радиальном и тангентальном разрезах — темные черточки.

Микроструктура. При изучении строения древесины под микроскопом можно легко установить, что она состоит из большого количества живых и отмерших клеток различных размеров и формы. Живая клетка имеет оболочку, протоплазму и ядро. По выполняемым функциям клетки древесины делят на проводящие, механические, запасающие.

Рис. 4. Микроструктура сосны

1 — трахеиды;

2 — годичный слой;

3 — вертикальный смоляной ход;

4 — сердцевинный луч

Проводящие клетки служат для передачи питательных веществ от корней к ветви и листьям. У лиственных пород проводящие клетки называют сосудами, а у хвойных — трахеидамн. Сосуды— идущие вдоль ствола тонкостенные широкополосные трубочки расположены по вертикали один над другим и сообщаются между собой. Трахеиды — вытянутые замкнутые клетки с кососрезанными или заостренными концами. Размеры трахеид в пределах одного годичного слоя различны. Так, у поздней древесины имеются узкие клетки с толстыми стенками, а у ранней — широкие клетки с тонкими стенками.

Механической (опорной) тканыо лиственных пород служат древесные волокна, а хвойных — трахеиды позд¬ней древесины. Древесные волокна представляют собой вытянутые в длину тонкостенные клетки с заостренными концами. Они равномерно разделены по годичному слою и благодаря плотному соединению между собой придают лиственным породам необходимую прочность.

Запасающие клетки служат для образования запасов питательных веществ и передачи их в горизонтальном направлении. Эти клетки тонкостенны и имеют большие полости. Они располагаются большей частью в сердцевинных лучах.

Микроскопическое строение древесины изучают на специально изготовленных тонких срезах (поперечных, радиальных и тангентальных), На рис. 4 показана микроструктура сосны.