- •Часть 1
- •Аннотация
- •Содержание
- •Тема 1. Основные свойства строительных материалов 5
- •Тема 2. Древесные материалы 19
- •Тема 3. Природные каменные материалы 31
- •Тема 4. Керамические материалы и изделия 43
- •Тема 5. Стекло и стеклокристаллические материалы..... 58
- •Введение
- •Тема № 1. Основные свойства строительных материалов
- •Физические свойства
- •Физические свойства строительных материалов
- •Основные физические свойства некоторых строительных материалов (в воздушно-сухом состоянии)
- •1.2. Механические свойства
- •Прочность некоторых строительных материалов
- •Шкала твердости минералов
- •Истираемость и вычисляют по формуле:
- •1.3. Химические свойства Химические свойства строительных материалов
- •1.4. Технологические свойства
- •Контрольные вопросы и задания:
- •2.1. Общие сведения о древесных материалах
- •Механические свойства строительных материалов
- •2.2. Строение дерева и древесины
- •2.3. Физические и механические свойства древесины
- •Среднее значение физических свойств основных хвойных и лиственных пород (при влажности 12%)
- •Средние показатели механических свойств древесины хвойных и лиственных пород (при 12%-ной влажности)
- •2.4. Древесные породы, применяемые в строительстве
- •2.5. Пороки древесины
- •2.6. Материалы, изделия и конструкции из древесины
- •2.7. Способы повышения долговечности деревянных конструкций и изделий
- •Контрольные вопросы и задания:
- •3.1. Общие сведения о природных каменных материалах, классификация горных пород
- •3.2. Породообразующие минералы
- •3.3. Изверженные горные породы
- •3.4. Осадочные горные породы
- •3.5. Метаморфические горные породы
- •3.6. Разработка, обработка и защита каменных материалов от разрушения
- •3.7. Виды и свойства природных каменных материалов и изделий
- •3.8. Транспортирование и хранение природных каменных материалов
- •Контрольные вопросы и задания:
- •Тема 4. Керамические материалы и изделия
- •4.1. Общие сведения о керамических материалах
- •Основные свойства глин
- •4.2. Глина как сырье для производства керамических материалов
- •4.3. Производство керамических материалов и изделий
- •4.4. Стеновые керамические материалы
- •Применение керамических материалов и изделий
- •4.5. Керамические материалы и изделия специального назначения
- •4.6. Керамические облицовочные материалы и изделия
- •Контрольные вопросы и задания:
- •Тема 5. Стекло и стеклокристаллические материалы
- •5.1. Общие сведения о стекле
- •5.2. Основы производства и свойства стекла
- •5.3. Листовое стекло
- •5.4. Изделия из стекла
- •5.5. Облицовочные стеклянные материалы
- •5.6. Стеклокристаллические материалы
- •Литература
- •Строительные материалы и изделия Курс лекций
- •Часть 1
2.2. Строение дерева и древесины
Дерево — многолетнее растение. Различают основные части дерева: крону (ветви с листьями), ствол и корни. Каждая из них выполняет определенные функции, необходимые для жизни дерева. В процессе роста дерево получает продукты питания (влага, растворенные в ней питательные вещества) из почвы и из воздуха (углекислоту и испарившуюся из почвы влагу). Ствол составляет главную часть дерева и его основную массу (50...90% объема). Его называют деловой древесиной, и он является основным сырьем в производстве всех видов древесных строительных материалов. Ствол дерева рассматривают в трех разрезах; поперечном (торцовом), проходящем перпендикулярно оси ствола; радиальном (продольном), проходящем вдоль ствола через его ось; танген-тальном (тангенциальном), проходящем вдоль ствола по хорде поперечного сечения (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Разрезы ствола дерева: 1 — радиальный; 2 — тангентальный;
3 — торцовый (поперечный); 4 — сердцевинные лучи
Рис. 2.2. Поперечный разрез ствола дерева:
1 — кора; 2 — луб; 3 — камбий; 4 — заболонь; 5 — ядро; 6 — сердцевина
Строение древесины можно изучать невооруженным глазом или через лупу (макроструктура), а также через микроскоп (микроструктура).
Макроструктура. На торцовом разрезе ствола дерева, показанном на рис. 2.2, различают следующие основные части: кору, камбий, собственно древесину и сердцевину.
Кора состоит из двух слоев — наружного пробкового, представляющего собой мертвую корку, защищающую дерево от механических повреждений, и внутреннего лубяного, по которому проводятся продукты фотосинтеза от кроны в ствол. Кора составляет 6...25% объема дерева.
Камбий — жизнедеятельный слой, находится под лубом и состоит из живых клеток. Он имеет важное значение в процессе роста дерева. Камбий откладывает в сторону центра ствола клетки древесины, обеспечивая ее рост, а в сторону коры — клетки луба.
За камбием следует древесина — сложная ткань древесных растений, которая проводит воду и растворенные в ней минеральные соли. Наружная часть древесины, более светлая, называется заболонью, а внутренняя, более темная, — ядром.
Заболонь состоит из растущих молодых клеток, по которым движутся влага и питательные вещества. Ядро состоит из мертвых клеток, в которых прекращается движение влаги, происходит накопление запасов питательных веществ и образование смолы. Клетки ядра уплотнены.
Породы древесины, у которых внутренний слой на поперечном разрезе заметно темнее заболони, называют ядровыми породами (дуб, тополь, ясень, сосна, кедр, лиственница).
У некоторых пород дерева ядро отсутствует. Такие породы называют заболонными (осина, береза, ольха, клен). Древесные породы с одинаковой окраской в поперечном сечении, но содержащие различное количество влаги в центральной и периферической частях называют спелодревесными (ель, пихта, осина, бук).
На поперечном разрезе хвойной и большинства лиственных пород древесины легко различаются концентрические слои прироста, или годичные кольца (слои). На радиальном разрезе они имеют вид прямых или наклонных линий, на тангентальном — параболических кривых.
Внутри каждого кольца различают раннюю (весеннюю) и позднюю (летнюю) зоны, называемые соответственно ранней и поздней древесиной. Ранняя древесина образуется весной и в начале лета, поздняя — летом и в начале осени. Чередование ранней и поздней древесины создает слоистое строение дерева. Ранняя древесина пористая и слабая, поздняя образована из более прочных толстостенных клеток. Чем больше содержание поздней древесины в годичных слоях, тем прочнее материал. Чем ближе к вершине дерева, тем меньше годовых колец, и определить возраст дерева по годовым кольцам можно лишь по нижнему их сечению. В центре ствола расположена сердцевина, представляющая собой рыхлую ткань, состоящую из тонкостенных клеток. У дерева это самая слабая часть ствола, которая поддается, загниванию. По размерам сердцевина невелика (1...10 мм у хвойных пород и немного больше у лиственных).
Таким образом, дерево по своей структуре, в отличие от других материалов, является материалом анизотропным, т.е. неоднородным.
На поперечном разрезе ствола бука, клена, дуба и других пород видны радиальные линии, так называемые сердцевинные лучи, оказывающие значительное влияние на прочность и служащие для перемещения влаги и питательных веществ в поперечном направлении. В древесине хвойных пород имеются смоляные ходы, заполненные смолой. Смоляные ходы на торцовом разрезе имеют вид светлых точек в поздней части годового слоя, а на радиальном и тангентальном разрезах — вид темных черточек.
Микроструктура. Микроскопическое строение древесины различных пород хвойных (сосна), твердолиственных (дуб) и мягколиственных (береза) весьма разнообразно. Под микроскопом видно, что древесина состоит из живых и отмерших клеток различных размеров и формы. Каждая живая клетка имеет оболочку, внутри которой находится растительный белок — протоплазма и ядро. По функциям, которые выполняют клетки древесины, их подразделяют на проводящие, механические (опорные) и запасающие.
Проводящие клетки проводят питательные вещества от корней к ветвям и листьям. У хвойных пород проводящие клетки называют трахеидами, а у лиственных — сосудами. Клетки различаются формой, размером. Трахеиды — вытянутые, замкнутые клетки с кососрезанными концами. Сосуды — тонкостенные широкополосные трубочки, сообщающиеся между собой.
Механические, или опорные, клетки образуют древесные волокна. Древесные волокна представляют собой вытянутые в длину тонкостенные клетки с заостренными концами. Благодаря плотному соединению между собой древесные волокна придают древесине необходимую механическую прочность.
Запасающие клетки сосредоточивают в себе запасы питательных веществ. Эти клетки расположены в стволе дерева, главным образом в сердцевинных лучах, и передают питательные вещества другим клеткам в горизонтальном направлении.