K pozitivním provozním a technickým vlastnostem jedinečné přírodní struktury dřeva patří relativně nízká průměrná hustota s pevností, která zajišťuje funkční spolehlivost různých konstrukcí obytných, veřejných a průmyslových objektů. Koeficient konstrukční kvality (poměr meze pevnosti k průměrné hustotě) pro masivní dřevěné materiály je 0,8, pro ocel – 0,5, pro keramické cihly – 0,05.

Mezi negativní vlastnosti dřeva patří možnost tvorby defektů, relativně vysoká hygroskopičnost a nasákavost, nízká biostabilita včetně možnosti hniloby. S rostoucí vlhkostí tedy klesá pevnost dřevěného materiálu a znatelně se zvyšuje tepelná vodivost. Při změně vlhkosti se dřevo smršťuje nebo bobtná. Navíc jsou odlišné v tangenciálním a radiálním směru, vysychání neprobíhá rovnoměrně. V důsledku toho může vnitřní pnutí v materiálu způsobit deformaci nebo praskání.

Vezmeme-li v úvahu různý odpor podél a napříč vlákna materiálu, dřevo funguje dobře v tlaku, ohybu, tahu podél vlákna a hůře přes vlákno. Nefunguje dobře na čipování.

25 Struktura dřeva. Hlavní části kmene stromu, jejich vlastnosti a použití ve stavebních materiálech.

Dřevěná konstrukce. Pro výrobu hudebních nástrojů se používá jehličnaté a listnaté dřevo, které se od sebe v řadě věcí liší.

Je třeba rozlišovat mezi pojmem strom, tedy rostoucí strom, a dřevo, materiál získaný ze stromu pokáceného a zbaveného větví a kůry.

Každý rostoucí strom lze rozdělit na tři části: korunu, kmen a kořeny.

Procesy fotosyntézy probíhají v listech koruny rostoucího stromu. V důsledku těchto procesů zelené rostliny a fotosyntetické mikroorganismy přeměňují zářivou energii Slunce na energii chemických vazeb organických látek, které zajišťují výživu a růst rostliny.

Kořeny stromu za prvé drží ve vzpřímené poloze a za druhé absorbují vodu z půdy s minerálními živinami rozpuštěnými v ní.

Kmen stromu je především dálnice, po které se minerální látky absorbované kořeny stěhují do listů a plastové látky produkované v listech (stavební materiál, ze kterého se strom staví) se pohybují po kmeni a rostou to. Kmen stromu je také úložištěm uložených živin. Kmen poskytuje převážnou část dřeva, což je 50-90% objemu částí rostoucího stromu a pouze dřevo kmene je vhodné pro výrobu částí hudebních nástrojů.

Dřevo má vrstvenou vláknitou strukturu. Vlastnosti dřeva do značné míry závisí na směru (anizotropie vlastností). Je obvyklé uvažovat tři hlavní části kmene: příčnou (nebo koncovou) rovinu, která je kolmá k ose kmene, radiální, jejíž rovina prochází osou kmene, a tečnou 3, rovinu kmene. který probíhá rovnoběžně s osou kmene v určité vzdálenosti od něj.

Průřez má tyto hlavní části: jádrové dřevo, dřeň, běl a kůra.

Jádro 2 se vyznačuje tmavší barvou. Nachází se uprostřed kufru. Uprostřed jádra ve tvaru kulaté, čtyřpětihranné nebo (jako dub) hvězdicovité skvrny o průměru 2-5 mm je jádro 1. Na radiálním řezu jehličnatých druhů je jádro je téměř rovné au listnatých druhů má vlnitý tvar.

ČTĚTE VÍCE
Co můžete šít z látky vlastníma rukama pro začátečníky?

Kůra 4 má v příčném řezu tvar prstence a je tmavší barvy než dřevo. U vzrostlých stromů má kůra dvě vrstvy. Vnější vrstva, nazývaná kůra, je skořápka, která chrání před odpařováním vlhkosti, náhlými výkyvy teplot a mechanickým poškozením. Vnitřní vrstva kůry, zvaná lýková vrstva, vede organické živiny podél kmene.

Sapwood 3 má nejsvětlejší barvu. Dřeviny, ve kterých je jádro jasně vyjádřeno, se nazývají zdravé dřevo. Pokud se vnitřek kmene od vnějšku liší pouze nižší vlhkostí, nazýváme takové druhy vyzrálé dřevo. Pokud mezi vnitřní a vnější částí nejsou žádné rozdíly v barvě nebo vlhkosti, pak se takové druhy nazývají běl.

Hlavní řezy ve dřevě ukazují linie a pruhy, které tvoří kresbu dřeva, neboli kresbu, jak se tomu často říká. Každý druh dřeva má kromě své charakteristické barvy také svou vlastní texturu.

Vzor dřeva vzniká každoročním růstem nové roční vrstvy na povrchu kmene, větví a kořenů. Tyto vrstvy jsou zvláště patrné u jehličnatých druhů. Šířka ročních vrstev, stanovená na koncovém úseku, závisí na plemeni, věku, podmínkách růstu a poloze v kmeni. Například u smrkového dřeva rostoucího v drsných horských podmínkách se může šířka ročních vrstev lišit do 1 mm a u smrku rostoucího v příznivých podmínkách může dosáhnout 3-4 mm i více.

Podél poloměru od jádra se šířka letokruhů mění nerovnoměrně. Nejširší letokruhy leží ve střední části poloměru kmene a blíže k jádru a dále ke kůře se šířka letokruhů zmenšuje. Některé druhy dřeva vykazují zvlněné letokruhy, které dodávají průřezu zajímavou texturu (habr, tis, jalovec).

Světlejší a měkčí část růstového prstence se nazývá rané dřevo a vzniká v první polovině období růstu vrstvy. V druhé polovině vzniká pozdní dřevo, které je v letokruhu tmavší barvy a jeho tvrdost je vyšší než u raného dřeva.

Všechny druhy mají suky ve dřevě svých kmenů. Jehličnany se vyznačují uspořádáním několika větví na stejné úrovni podél výšky kmene. Tato část kmene se nazývá přeslen. Listnaté stromy se vyznačují jediným uspořádáním větví. Přítomnost suků ve dřevě jej činí málo a někdy zcela nevhodným pro výrobu hudebních nástrojů. Vzhledem k tomu, že roční vrstvy kmene při setkání s uzlem mění svůj směr, tato část kmene smrku se nepoužívá k výrobě paluby.

Absolutně suché dřevo se skládá z organických látek, které obsahují v průměru 49,5 % uhlíku, 44,2 % kyslíku (s dusíkem) a 6,3 % vodíku. Minerální sloučeniny vznikající při spalování dřeva (popel) tvoří 0,2-1,7 % jeho celkové hmotnosti.

26 Základní technologické operace při výrobě kovových materiálů.

27 Technologický postup výroby materiálů z minerálních tavenin.

28 Provozně technické vlastnosti stavebních hmot.

29 Suroviny pro výrobu materiálů z přírodního kamene.

ČTĚTE VÍCE
Jak rozeznat energeticky úsporné okno s dvojitým zasklením od multifunkčního?

30 Speciální materiály.

31 Základní technologické operace při výrobě materiálů na bázi minerálních pojiv.

Výroba minerálních pojiv se skládá ze dvou hlavních technologických operací: broušení a vypalování.

Obvykle se snaží jemně rozemlít surovinu před vypálením nebo produkt po vypálení. Jemnost mletí minerálních pojiv ovlivňuje vlastnosti materiálů umělého kamene připravených na jejich bázi. S rostoucí jemností mletí se zvyšuje pojivová a adhezivní schopnost plastické hmoty, která vzniká po smíchání pojiva s vodou. Díky tomu je hustota a pevnost umělého kamene vyšší.

Nejdůležitější operací při výrobě minerálních pojiv je výpal surových minerálů. Právě po vypálení se získá produkt, který po spojení s vodou vytvoří plastickou hmotu, která časem tvrdne.

32 Standardizace a klasifikace stavebních materiálů.

33 Hlavní suroviny pro výrobu plastů

Polymery, získané polymeračními nebo polykondenzačními metodami, obvykle slouží jako kapalná fáze konglomerátu při zahřívání. Po vytvrzení tvoří souvislou síť – matrici pojiva a spojují složky do jediného konglomerátu – plastu.

Nejvýznamnějšími termoplastickými polymery pro výrobu plastů jsou především polyolefiny (polyethylen), které mají největší potenciál pro dostupnost surovin a širokou škálu aplikací; polyvinylchlorid, který umožňuje získat plasty a výrobky s uspokojivými vlastnostmi a nízkou cenou; polystyren aj. Z termosetových polymerů mají pro výrobu stavebních materiálů a výrobků největší význam fenolformaldehydové, močovinoformaldehydové, organokřemičité a epoxidové polymery.

Plnidla. Jako plniva se používají organické nebo minerální materiály. Snižují spotřebu drahého pojiva (polymeru) a mají významný vliv na vlastnosti plastů, dodávají jim náležitou pevnost, tepelnou a požární odolnost, elektrickou a tepelnou vodivost atd. Zvláštní význam mají práškové (křída, mastek, vápenec ), vláknité (dřevěné vlákno), sklolaminát) a plošné plniva (papír, bavlněné tkaniny, sklolaminát).

Tužidla – chemikálie, které se zavádějí do kompozice za účelem vytvrzení (během výrobního procesu) termoplastických polymerů. Mezi nejčastější tužidla patří methenamin.

změkčovadla. Jako změkčovadla se používají nízkotěkavé látky, které jsou molekulárně distribuovány v polymeru, snižují jeho křehkost a umožňují dobré tvarování kompozice během výrobního procesu. Mezi změkčovadla patří kafr, kyselina olejová, dioktylftalát, stearát amonný.

Stabilizátory — látky složitého chemického složení, které zabraňují stárnutí plastů, tj. změnám fyzikálních a chemických vlastností v průběhu času. Udržují strukturální stabilitu při zpracování plastů. výrobek a během provozu chrání výrobek před tepelnými vlivy, atmosférickými vlivy, vzdušným kyslíkem a slunečním zářením.

Mazadla Do kompozice se zavádí, aby se zabránilo ulpívání produktů na stěnách formy během procesu tvarování. Jako maziva se používá stearin, kyselina olejová, soli mastných kyselin atd. Stearin navíc například zlepšuje tabletovatelnost lisovacích prášků a zajišťuje dobré uvolňování produktů z formy.

Barviva se do kompozice zavedou tak, aby dodaly produktu požadovanou barvu. Při výrobě plastů a výrobků z nich se nejčastěji používají tyto anorganické pigmenty: okr, mumio, červené olovo, umbra, ultramarín, oxid chromitý aj. Z organických barviv se používá nigrasin a chrysoidin. Světlé barvy dodávají plastům bílé pigmenty: lithopon, oxid titaničitý, oxid zinečnatý.

ČTĚTE VÍCE
Jak položit vlnité plechy na šikmou střechu?

Formovače pórů používané k výrobě plastů plněných plynem. Jsou to kapalné, pevné nebo plynné látky minerálního i organického původu.

34 Estetické vlastnosti materiálů na bázi minerálních pojiv

Mezi technologické vlastnosti dřeva patří: tvrdost, rázová houževnatost, schopnost držet kovové spojovací prvky, schopnost ohýbat se, štípat a odolávat opotřebení (odolnost dřeva proti opotřebení).

Tvrdost dřeva. Podle míry zatěžování dřeva při zkoušení se rozlišuje statická a rázová tvrdost. Statický tvrdost se zjišťuje pomocí ocelového razníku s polokulovým koncem (obr. 23). Průměr polokoule je zvolen tak, aby promítací plocha tisku F byla rovna 100 mm2. Tyč (děrovač) se zatlačí do dřeva rovnoměrnou rychlostí po dobu 1-2 minut do hloubky poloměru a spočítá se zatížení Р (to prakticky není tlak nebo napětí, měřeno v pascalech, ale nějaký konvenční indikátor – množství síly na jednotku plochy projekce tisku).

Rýže. 23. Schéma zkoušení dřeva na statickou tvrdost

Statická tvrdost vzorku, N/mm 2, je určena vzorcem

Pro testování vzorek o průřezu 50´50 mm, výška

70-80 mm. Tvrdost čelní plochy je vyšší než boční (tangenciální a radiální) o 30 % u listnatých dřevin a o 40 % u jehličnanů. Hodnota tvrdosti je ovlivněna vlhkostí dřeva: při změně o 1 % se změní koncová plocha o 3 % a boční o 2 %. Průměrné hodnoty koncové tvrdosti pro některé horniny jsou uvedeny v tabulce. 6.

Podle stupně tvrdosti lze všechny horniny rozdělit do tří skupin: měkké (tvrdost 40 N/mm 2 a méně), tvrdý (41-80 N/mm 2) a velmi obtížné (více než 80 N/mm2). Do poslední skupiny, kromě těch, které jsou uvedeny v tabulce. 6 (dub), zahrnuje habr, akát bílý, břízu železnou, dřín, buxus, železné dřevo, tis, pistácie.

Poklep tvrdost se stanoví výpočtem za použití dat získaných upuštěním ocelové kuličky o průměru 25 mm z výšky 0,5 m na radiální povrch zkoušeného vzorku dřeva. Oblast otisku nárazu charakterizuje stupeň tvrdosti dřeva, tzn.

H y W = Q /(str r 2 ) (32)

kde H y W – rázová tvrdost, J/cm2; Q – práce vynaložená na získání otisku (součin hmotnosti míče a výšky pádu), J; p r 2 – projekční plocha tisku, cm2.

Čím je dřevo hustší, tím je jeho rázová tvrdost vyšší (u borovice při normalizované vlhkosti je tato hodnota 0,72 J/cm2, u tvrdého dřeva je téměř dvojnásobná).

Rázová pevnost dřeva při ohýbání. Schopnost dřeva absorbovat práci při nárazu bez destrukce charakterizuje jeho viskozitu. Čím více práce vyžaduje zničení vzorku, tím vyšší je viskozita dřeva.

Zkoušky (obr. 24) se provádějí na vzorcích stejného tvaru jako u statického ohybu. Pro testování se používá stroj zvaný kyvadlový beranidlo.

ČTĚTE VÍCE
Jak dlouho jsou keramické dlaždice před pokládkou namočené ve vodě?

Rýže. 24. Schéma zkoušení dřeva na rázovou houževnatost v ohybu

Vzorek je zničen kývajícím se kyvadlem. Zvednuté kyvadlo má rezervu potenciální energie. Pokud jej uvolníte a poskytnete příležitost k nerušenému pohybu, pak se při prvním švihu zvedne do výšky H 1 na druhé straně kopra, zadržující celou energetickou rezervu. Pokud je vzorek umístěn na dráze kyvadla, část jeho energie se spotřebuje na zničení vzorku a kyvadlo se zvedne do nižší výšky. Н 2. Na základě rozdílu výšek lze určit spotřebu energie vynaložené na ničení. Zařízení má stupnici, na které se měří práce vynaložená na zničení, a rázová houževnatost se vypočítá podle vzorce:

AW = Q / (bh) (33)

kde AW – rázová houževnatost, J/m2; Q – práce vynaložené na zničení, J; b и h – rozměry průřezu vzorku, cm;

Získané údaje o rázové houževnatosti neslouží pro výpočty dřevěných konstrukcí, slouží pouze pro srovnávací posouzení kvality dřeva

Kvalitu dřeva lze posoudit podle povahy lomu. Houževnaté dřevo vytváří skřípnutý lom, křehké dřevo vytváří hladký (konchoidní) lom. Listnaté dřevo má vyšší viskozitu (asi 1,5-2x) ve srovnání s jehličnatým dřevem.

Schopnost dřeva držet kovové spojovací prvky. Když se hřebík zatluče do dřeva kolmo k vláknu, je částečně řezán a částečně ohýbán, dřevěná vlákna se oddalují a vyvíjejí tlak na stranu hřebu, což způsobuje tření, které drží hřebík ve dřevě.

Při zkoušení dřeva se zjišťuje síla v Newtonech nebo měrná síla v MPa potřebná k vytažení hřebíku nebo šroubu dané velikosti.

hodnota odpor proti vytažení závisí na směru hřebíku nebo šroubu ve vztahu k vláknu, druhu dřeva a hustotě. K vytažení hřebíku zaraženého do konce je potřeba menší síla (10-50 %) ve srovnání se silou potřebnou k vytažení stejného hřebíku zaraženého přes zrno. Čím vyšší je hustota dřeva, tím vyšší je odolnost proti vytažení hřebíku nebo šroubu. Například lisování a vytahování hřebíků z habrového dřeva (základní hustota 640 kg/m 3 ) vyžaduje čtyřikrát větší sílu než u borovicového dřeva, jehož hustota je 415 kg/m 3 .

Zvýšení vlhkosti dřeva usnadňuje zajíždění; hřebíky do toho. S vysycháním dřeva však klesá schopnost držet hřebík (hřebíky reziví a síla, která hřebík drží, slábne) a odolnost dřeva proti vytahování šroubů je asi dvojnásobná než u hřebíků.

Schopnost dřeva ohýbat je důležité při posuzování vhodnosti dřeva k ohýbání. Neexistuje žádná standardní metoda pro stanovení ohebnosti. Testy se provádějí následovně. Vzorky dřeva ve formě tyče o rozměrech 10´30´500 mm se postupně ohýbají na vyměnitelné šablony: nejprve se na šabloně s konvexním bočním poloměrem 50 cm ohýbá prkno, dokud se nedotkne konvexní povrch šablony. Poté se provádí ohýbání na šabloně s poloměrem konvexní strany 45 cm Poloměr šablony se zmenšuje, dokud se na vzorcích neobjeví stopy destrukce (zlomenina, odlupování). Poloměr šablony, při které byl vzorek zničen, charakterizuje ohybovou schopnost dřeva.

ČTĚTE VÍCE
Jak připravit strop pro instalaci napínacího stropu?

Největší schopnost ohybu mají listnaté druhy prstencovitých (dub, jasan aj.) a roztroušeně cévnaté druhy (bříza). Jehličnaté druhy mají nízkou ohybovou schopnost. Mokré dřevo má vyšší ohybovou schopnost než suché dřevo.

Odolnost proti opotřebení dřevo Vlivem mechanických sil (zejména tření) dochází k opotřebení povrchu dřeva (v podlahách, schodištích, palubách, koncových mostech, vložkách, nápravách a rotačních hřídelích).

Odolnost dřeva proti opotřebení charakterizuje schopnost povrchových vrstev odolávat opotřebení, tzn. zničení při tření. Existují dva způsoby testování odolnosti proti opotřebení. Standardizovaná zkušební metoda (GOST 16483.39-81) vytváří podmínky podobné skutečným podmínkám otěru pro podlahy a palubky. K těmto zkouškám se používá speciální stroj, který zajišťuje otěr dřeva při vratném pohybu vzorku při jeho současné rotaci.

Před zkoušením se změří výška vzorku s chybou do 0,1 mm a zváží s chybou do 0,01 g. Vzorek je pevně fixován na kotouči stroje, spustí se břemeno, na jehož povrchu elektrokorundový zrnitý brusný papír je upevněn a stroj je zapnutý. Během vratného pohybu klouže základna zátěže po rovině vzorku. Po 10 minutách se stroj zastaví, vzorek se změří a znovu zváží a vypočítá pomocí vzorce rychlost otěru s chybou do 0,01 mm nebo 0,1 %:

kde h – výška vzorku, mm; m 1 – hmotnost vzorku před zkoušením, g; т 2. – hmotnost vzorku po testování, g.

Opotřebení dřeva na boční ploše je větší než na koncové ploše. S rostoucí tvrdostí a hustotou dřeva klesá opotřebení. Vlhkost zvyšuje opotřebení dřeva.

Ke studiu oděru v třecích částech se používá jiná zkušební metoda. Vzorek je nehybně fixován a obrušován rotujícím pouzdrem z nástrojové oceli, přitlačovaným ke vzorku určitou silou. Indikátor opotřebení je objem otvoru vytvořeného ve vzorku po určitém počtu otáček otěrové objímky.

Odolnost dřeva proti štípání. Štípání dřeva z hlediska síly a povahy destrukce připomíná natahování přes vlákna, které je v tomto případě excentrické, tedy výsledek natahování a ohýbání. Tato vlastnost dřeva má praktický význam, protože řada sortimentů dřeva se těží štípáním (nýt, lem, pletací jehlice, šindele atd.). Pro testování použijte vzorek připomínající kolíček na prádlo.

Rozdělení může nastat podél radiálních a tangenciálních rovin. Odpor podél radiální roviny tvrdého dřeva je menší než odpor v tangenciální rovině. To se vysvětluje vlivem jádrových paprsků (dub, buk, habr). U jehličnanů je naopak štěpení podél tangenciální roviny menší než podél radiální roviny. Při tangenciálním štěpení u jehličnanů dochází k destrukci podél raného dřeva, jehož pevnost je výrazně menší než pevnost pozdního dřeva.