Будмат

різким розширенням річних кілець. Деревина має сіруватий відтінок і при обробці розчином йоду забарвлюється в синьо-фіолетовий колір. Така деревина має багато целюлози і мало лігніну. Щільність її на 10-30% вище від нормальної деревини. Усушка вздовж волокон приблизно в 2 рази більша, міцність при стиску вздовж волокон менша. Тягова деревина утруднює обробку деталей, вона дає ворсисті поверхні.

Несправжнє ядро утворюється в листяних розсіяно-судинних породах (береза, бук, клен, вільха, осика). Межа річного шару не оточує межу несправжнього ядра і від заболоні часто відокремлена темною смугою. Колір несправжнього ядра має різноманітні відтінки, а за формою може бути овальним, зірчастим або лопатевим. У круглих лісоматеріалах вимірюють за найменшим діаметром круга, в який воно вписується, в фанерних кряжах – за найменшою шириною, вільною від вади периферійної зони, в пиломатеріалах і шпоні - за глибиною, шириною і довжиною або за площею зони, зайнятої вадою. Негативно впливав на якість деревини, погіршує вигляд і знижує механічні властивості.

Внутрішня заболонь утворюється в деревині кільцево-судинних порід у вигляді декількох річних кілець, що за кольором нагадують заболонь. У пиломатеріалах має вигляд рівних світлих смуг серед ядрової частини. Є причиною порушення нормальної діяльності камбію деревини. У круглих лісоматеріалах вимірюють ширину зовнішньої зони, в пиломатеріалах і шпоні – ширину і довжину вади. Внутрішня заболонь менш стійка до загнивання, вона легко пропускає рідини. Має нижчі механічні властивості.

Плямистість виникає в заболоні листяних порід під дією грибів і шкідників у вигляді невеликих за розміром темнозабарвлених ділянок деревини. Розрізняють тангенціальну, радіальну плямистість і прожилки. Враховується лише в пиломатеріалах і шпоні за площею зони, зайнятої вадою. Псує вигляд деревини.

Серцевина і подвійна серцевина. У круглих лісоматеріалах не є вадою. В пиломатеріалах вимірюється глибина залягання в міліметрах до найближчого пласту. Дошки з серцевиною частіше розтріскуються і коробляться.

Подвійна серцевина буває в сортиментах, що отримані з дерев, які зрослись в процесі росту; її не вимірюють, а лише враховують. За наявності подвійної серцевини утворюються додаткові відходи і утруднюється обробка деревини.

Пасинок і вічка. Пасинок – це відстала в рості або відмерла друга вершина, що проходить під кутом через сортимент. Вимірюють найменший діаметр. Сортименти з пасинком як у хвойних, так і у листяних порід бувають лише ІІІ

сорту. Вічка – сліди не розвинутих в пагін бруньок. Враховуються лише в пиломатеріалах і шпоні. Діаметр їх не більше 5 мм. Розрізняють розкидані (поодинокі) та групові (3 вічка на 10 мм) вічка. У шпоні виділяють ще вічка світлі і темні. Враховують за кількістю штук на 1 м довжини або на 1 м2 листа шпону. Вада вважається умовною, бо іноді надає декоративності деревині.

Рани (сухобокість, прорість і рак). Сухобокість – однобічне відмирання деревини на стовбурі, коли здерта кора. По краях сухобокості згодом

71

утворюються валики, часто сухобокість зв’язана смолистістю, грибними забарвленнями і гнилями в місцях поранення. У круглих лісоматеріалах сухобокість вимірюють за глибиною, шириною і довжиною, або за одним з наведених параметрів. Вона змінює форму стовбура, порушує цілісність деревини, знижує вихід пиломатеріалів. Прорість – заросла в стовбурі кора або змертвіла деревина. При частковому заростанні прорість буде відкрита, а при повному заростанні закрита. У круглих лісоматеріалах вимірюють за мінімальною товщиною вирізки, в яку вона може бути вписана. Рак - рана на поверхні стовбура в результаті діяльності грибів і бактерій. Може бути відкритим і закритим. Відкритий вимірюється за шириною, довжиною і глибиною, закритий – за товщиною і довжиною.

Ненормальні відкладення в деревині, (засмолок, смоляні кишеньки і водошар). Засмолок – сильно просочена смолою ділянка деревини в місцях поранення; вимірюється за шириною і довжиною. Така деревина погано клеється. Смоляні кишеньки - пустоти між річними кільцями, заповненими смолою (дуже часто бувають в ялини). В пиломатеріалах розрізнюють однобічні і наскрізні кишеньки. Вимірюють за глибиною, шириною і довжиною, а також враховують кількість штук на 1 м довжини або на 1 м2 листа шпону. Негативно впливають на склеювання деревини. Водошар – ділянка ядра або спілої деревини з підвищеною вологістю в свіжозрубаному стані. Зустрічається у хвойних і листяних порід. На торцях такої деревини помітні темні плями різної форми. Після висихання вони бліднуть і в цих місцях утворюються тріщини. За висотою водошар може бути до 10 м. У круглих лісоматеріалах вимірюється за товщиною вирізки, в пиломатеріалах - за шириною і довжиною, або за площею, зони. Деревина водошару має більшу усушку.

11.2 Визначення вологості деревини

Вологість деревини визначають у відсотках по відношенню до маси абсолютно сухого зразка. З цією метою беруть зразок розміром 20 20 30 мм, зважують, а потім висушують в сушильній шафі до постійної маси при температурі 103 2оС і знову зважують. Вологість деревини можна визначити також вологомірами типу ЭВА-2, ЭВП-4, ИВД-1, ЦНИИМОД-1, ЭВ-2К та інші.

11.3 Визначення середньої густини

Середню густину деревини визначають на зразках у вигляді прямокутної призми перерізом 20 20 мм і висотою вздовж волокон 30 мм. Розміри поперечного перерізу і висоту вимірюють штангенциркулем з точністю до 0,1 мм по осям симетрії зразків. Об’єм зразка (Vw ) обчислюють з точністю до 0.01 см3. Після вимірювання зразок зважують з точністю до 0.01 г і обчислюють середню густину за формулою:

Знайдену середню густину перераховують на стандартну вологість деревини (12%) за формулою:

72

де К0- коефіцієнт об’ємного всихання, %; W- вологість зразка, %.

11.4 Визначення границі міцності деревини на стиск вздовж волокон

Цей дослід проводять на тих самих зразках, що й визначення середньої густини на гідравлічному пресі, доводячи зразок до руйнування.

Межа міцності на стиск деревини вздовж волокон при даній вологості визначається за формулою:

(11.3)

Визначену межу міцності перераховують на стандартну вологість 12% за формулою:

- для зразків з вологістю, яка менша межі гігроскопічності

[ ( ]; (11.4)

де - коефіцієнт, який приймається рівним 0,04 на 1% вологості, W- вологість зразка в момент випробування, %.

- для зразків з вологістю, яка рівна границі гігроскопічності (30%) або перевищує її:

(11.5)

де К - коефіцієнт перерахунку при вологості 30%, який дорівнює: 0,4- для берези та ялиці; 0,445для ялини, модрини, осики і тополі; 0,45 – для сосни і бука; 0,55для дуба, липи і вільхи.

11.5 Визначення межі міцності при статичному згині

Для визначення границі міцності при статичному згині виготовляють зразки у формі бруска перерізом 20 20 мм і довжиною вздовж волокон 300 мм. При випробуванні зразок кладуть на дві нерухомі опори з відстанню між їх центрами 240 мм. Навантаження передається в одній або двох точках.

Зразок випробовують на згин таким чином, щоб згинаюча сила була направлена по дотичній до річних шарів тангенціального згину. Одночасно визначають вологість зразка. Межу міцності при статичному згині Rw при даній вологості визначають з точністю до 1 МПа за формулами:

Границю міцності зразків перераховують на вологість 12%.

Рис. 11.5 Схема випробувань зразків на згин: а – при навантаженні в одній точці; б – при навантаженні в двох точках.

73

Лабораторна робота № 12

ВЛАСТИВОСТІ НАФТОВИХ БІТУМІВ

12.1 Загальні відомості

Природні бітуми складаються з високомолекулярних вуглеводнів та гетероатомних (кисневих, сірчистих, азотистих, металовмісних) сполук. Це в’язкі рідини чи твердо подібні речовини, частіше містяться в осадових гірських породах.

Штучні бітуми (продукти переробки нафти й кам'яного вугілля) — тверді пластичні або в'язкі суміші вуглеводнів і їхніх похідних. Одержують головним чином з залишків переробки нафти, крекінгу, очистки мастил (нафтові бітуми), кам'яновугільної смоли (кам'яновугільні бітуми), а також шляхом екстракції з торфу та бурого вугілля. До складу нафтового бітуму входять 80-87% вуглецю, 10-12% водню, 5-10% кисню, 2- 5% сірки і до 3% азоту. Для дослідження властивостей бітумів їх розділяють на окремі групи вуглеводнів, близьких по властивостях. З бітуму найчастіше виділяють наступні групи вуглеводнів: масла, смоли і асфальтени. Масла (вміст в бітумі 45...60%) — група рідких вуглеводнів світло-жовтого забарвлення щільністю менше 1. Підвищений вміст масел в бітумах додає їм рухливість, текучість. Смоли (вміст в бітумі 15...30%)

— в’язкопластичні речовини темно-коричневого кольору щільністю близько 1. Смоли мають складніший склад вуглеводнів, чим масла, і додають бітумам тягучість і еластичність. Асфальтени (вміст в бітумі 5...30%) — тверді неплавкі речовини чорного кольору щільністю небагато, більше 1. Підвищений вміст асфальтенів в бітумі обумовлює його підвищену в'язкість і температурну стійкість.

Асфальтові породи — природні утворення, найчастіше пісковики, вапняки, доломіти, які містять у порах або кавернах і тріщинах бітум. Утворюються за рахунок вивітрювання нафти — втрати нею летких фракцій з одночасним збагаченням залишку смолами і асфальтенами.

Дьогті одержують у результаті сухої перегонки твердих видів палива: кам'яного вугілля, торфу чи нафти, пальних сланців.

Дьогтьові в'яжучі речовини підрозділяють на наступні види:

-сирий кам'яновугільний дьоготь, одержуваний коксуванням чи напівкоксуванням, що являє собою грузлу темно-буру рідину, яка складається з насичених і ненасичених вуглеводнів і фенолу;

-відігнаний дьоготь одержують із сирого дьогтю шляхом видалення води і легких і середніх масел.

-пек - твердий, залишковий продукт перегонки кам'яновугільної смоли, не розчиняється у воді, розчинний в органічних розчинниках.

12.2 Визначення якості (марки) бітуму

Прилади: прилад дуктилометр (рис. 12.1.), прилад ―кільце та куля‖ (рис. 12.2.), пенетрометр з голкою (рис. 12.3.), чаша металева циліндрична з плоским дном внутрішнім діаметром 55 2 мм, висотою 60 2 мм, плоскодонна скляна або металева посудина ємністю не менше 1 л та висотою не менше 15 мм над

74

рівнем чашки, ртутний скляний термометр, водяна баня, ніж для зрізання бітуму, латунні форми для бітуму – ―вісімки‖, тальк, гліцерин, металева чаша, газова плита, скляна пластинка 150×150 мм.

Для визначення якості бітуму необхідно визначити наступні його властивості: деформативність (дуктильність), теплостійкість і в’язкість (твердість, пенетрація).

12.2.1 Визначення деформативності

Деформативність бітумів визначають на приладі дуктилометрі (рис. 12.1.), який являє собою металеву ємність. По всій довжині ящика проходить черв’ячний гвинт з насадженими на нього двох полозок, які пересуваються по направляючому гвинту із швидкістю 5 см/хв. Ємність споряджена шкалою, по якій ковзає покажчик, закріплений на полозках.

Розтоплений бітум наливають в латунні збірні форми, в яких бітум після охолодження набуває форму видовженої цифри вісім.

Після витримування зразків бітуму на протязі 1-1,5 години в воді при температурі 25 ºС їх переносять в дуктилометр, закріплюють, видаляють бокові частини форми і розтягують. Вода в ванні дуктилометра на протязі всього часу випробування повинна мати температуру 25 ºС і цілком покривати зразок. Зразки поступово витягуються в нитку, а потім рвуться. В момент розриву відмічають видовження зразка на шкалі в см.

Рис. 12.1. Дуктилометр:

1 – ємність; 2 – електродвигун; 3 – форма, заповнена бітумом; 4 – лінійка; 5 – нитка бітумного зразка в момент розриву.

Випробуванню піддаються три зразки і за остаточний результат приймають середнє із трьох значень.

12.2.2 Визначення температури розм’якшення

Температуру розм’якшення визначають на приладі ―Кільце та куля‖ (рис. 12.2.), який складається з трьох металічних дисків, закріплених на визначеній відстані один від одного металевими стержнями, які проходять через них. В середньому диску є два отвори , в кожний з яких вставляють латунні кільця з внутрішнім діаметром 15,88 мм, висотою 6,25 мм і товщиною стінок 2,38 мм. Посередині верхнього диску є отвір, в який вставляють термометр.

75

Рис. 12.2. Прилад “кільце та куля:

1 – куля; 2 – бітум; 3 – кільце; 4 – бітум, видавлений з кільця; 5 – термометр; 6

– спиртівка.

Прилад з кільцями, які заповнені бітумом, ставлять в стакан, наповнений дистильованою водою з температурою 25 ºС. Через 15 хвилин прилад виймають, на кожне кільце в центрі поверхні бітуму встановлюють стальну кулю діаметром 9,5 мм і масою 3,45...3,55 г , після чого встановлюють на нагрівальний прилад і нагрівають зі швидкістю 5 ºС/хв. При нагріванні бітум розм’якшується і стальна куля разом з бітумом проходить крізь отвір в кільці. Температуру, при якій деформований бітум під дією маси кулі торкнеться нижнього диску приладу, приймають за температуру розм’якшення; спостереження ведуть одночасно за двома кільцями.

За розрахункову температуру розм’якшення приймають середнє арифметичне з двох значень, якщо різниця між ними не перевищує 1 ºС. В протилежному випадку випробування необхідно повторити.

12.2.3 Визначення в’язкості

Для характеристики в’язкості бітумів (в’язких і твердих) використовують умовний показник твердості – глибину проникнення голки у випробовуваний матеріал. Глибину проникнення визначають на спеціальному приладі – пенетрометрі (рис. 12.3.).

76

Рис. 12.3. Пенетрометр:

1 – штатив; 2 – диск з циферблатом; 3 – затискний пристрій; 4 – дзеркало; 5 – голка; 6 – бітум, що досліджується; 7 – посуд з водою; 8 – столик.

Кожен градус на циферблаті пенетрометра відповідає 0,1 мм. Чашку з бітумом ставлять на столик пенетрометра. Збільшивши стержень підводять голку до поверхні бітуму. Відзначивши початкове положення стрілки на циферблаті, одночасно пускають секундомір і натискують кнопку, даючи можливість голці вільно занурюватися в зразок. Через п’ять секунд кнопку відпускають і відзначають нове положення стрілки. Різниця між другим і першим показниками стрілки дає глибину проникнення голки в бітум в градусах. Голку занурюють не менше трьох разів в різних точках поверхні.

За результатами визначення трьох характеристик – деформативності, температури розм’якшення та в’язкості, роблять висновок про марку бітуму згідно табл. 12.1.

77

Таблиця 12.1. Фізико-механічні властивості нафтових бітумів

78

Лабораторна робота №13

ПОКРІВЕЛЬНІ ТА ГІДРОІЗОЛЯЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ОРГАНІЧНИХ В’ЯЖУЧИХ.

Загальні відомості

Бітумінозні покрівельні матеріали виготовляють, просочуючи якусь основу (азбестовий папір, картон тощо) нафтовими бітумами або дьогтьовими сумішами і потім покриваючи їх більш тугоплавкою речовиною. Кріплять ці матеріали на мастиках. Бітумні матеріали довговічніші ніж дьогтьові.

Покрівельні бітумінозні матеріали мають ряд позитивних якостей: вони легкі, з них можна виготовляти покрівлю з малим похилом, що зменшує її площу, вони стійкі до хімічних впливів та інше. Недолік таких покрівель – недовговічність, займистість; крім того, для їх влаштування потрібна суцільна опалубка.

Бітумними покрівельними матеріалами є руберойд і пергамін, а дьогтьовим – толь. Для підвищення теплостійкості верхнього шару покрівельного килима на поверхню сувійного матеріалу наносять посипки: крупнозернисту (К) крупністю 1,2 – 0,63 мм, дрібнозернисту (Д), кварцову – крупністю не більш ніж 0,63 мм, лускату (Л) – із дробленої слюди. На нижню сторону сувійного матеріалу наносять пиловидну посипку (П), котра запобігає злипанню матеріалу в рулоні. Сувійні покрівельні матеріали поділяють на марки залежно від ваги 1 м2 застосованого картону.

Для захисту будівельних конструкцій, споруд і будівель від шкідливої дії води і водних розчинів агресивних сполук служать гідроізоляційні матеріали. На основі бітумних, гумо-бітумних в’яжучих, полімерів виготовляють основні та безосновні гідроізоляційні матеріали, мастики й плівки.

Основа – азбестовий картон або фольга. Наповнювач – азбестове волокно, борошно гірських порід. Антисептики – масла, озокерит. Органічні в’яжучі також добре суміщуються з гумою з гумою, що дає змогу значно поліпшити якість бітумних матеріалів і виробляти із вторинної гумової сировини гідроізоляційні матеріали (ізол, бризол тощо).

Користуючись колекцією, підручником , конспектом, методичними вказівками, вивчити та охарактеризувати матеріали, які наведені у таблиці. Основні види бітумних і дьогтьових покрівельних і гідроізоляційних матеріалів приведені у таблиці 13.1.

79

Таблиця 13.1

80