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La madera como material de construcción.
Nuestro país es el primero del mundo en términos de superficie forestal, que ocupa casi la mitad del territorio de Rusia: aproximadamente 12,3 millones de km 2. La mayor parte de los bosques de Rusia, aproximadamente 3/4, se encuentran en las regiones de Siberia, el Lejano Oriente y las regiones del norte de la parte europea del país. Las especies predominantes son las coníferas: el 37% de los bosques son alerces, el 19% son pinos, el 20% son abetos y abetos y el 8% son cedros. Los árboles de hoja caduca ocupan aproximadamente la mitad de la superficie de nuestros bosques. La especie más común es el abedul, que ocupa aproximadamente 1/6 de la superficie forestal total.
Las reservas de madera en nuestros bosques ascienden a unos 80 mil millones de m3. Anualmente se cosechan unos 280 millones de m3. madera industrial, es decir Apto para la fabricación de estructuras y productos. Sin embargo, esta cantidad no agota el crecimiento natural anual de la madera en zonas remotas de Siberia y el Lejano Oriente.
La madera recolectada en forma de secciones de troncos de longitud estándar se entrega por carretera, ferrocarril, transporte acuático o en balsas a lo largo de ríos y lagos a las empresas procesadoras de madera. Allí fabrican materiales aserrados, contrachapados, tableros de madera, estructuras y detalles constructivos. Durante la tala y el procesamiento de la madera, un gran número de residuos, cuyo uso eficaz es de gran importancia económica. La producción de tableros aislantes de fibra y de partículas a partir de residuos de madera, muy utilizados en la construcción, permite ahorrar una gran cantidad de madera industrial.
La madera de coníferas se utiliza para la fabricación de elementos básicos de estructuras de madera y piezas de construcción. Troncos altos y rectos arboles coniferos con un número reducido de nudos permiten obtener madera recta con un número limitado de defectos. La madera de coníferas contiene resinas, lo que la hace más resistente a la humedad y a la descomposición que la madera de hoja caduca.
La mayoría de las especies de madera dura son menos rectas, tienen más nudos y son más susceptibles a pudrirse que la madera blanda. Casi nunca se utiliza para la fabricación de elementos básicos de madera. estructuras de construccion.
La madera de roble destaca entre las maderas duras por su mayor solidez y resistencia a la descomposición. Sin embargo, debido a su escasez y elevado coste, se utiliza únicamente para piezas de conexión pequeñas.
La madera de abedul también pertenece a especies de hoja caduca dura. Se utiliza principalmente para la producción de madera contrachapada para la construcción. Necesita protección contra la descomposición.
Ventajas y desventajas de la madera como material de construcción.
La madera, al igual que otros materiales de construcción, tiene sus ventajas y desventajas.
Ventajas:
Disponibilidad de una base de materias primas amplia y constantemente renovable;
Densidad relativamente baja;
Alta resistencia específica: relación entre la resistencia a la tracción a lo largo de las fibras y la densidad: 100/500 = 0,2 (aproximadamente igual al acero);
Resistencia a la agresión salina y otros ambientes químicamente agresivos;
Compatibilidad biológica con humanos y animales: los edificios de madera tienen el mejor microclima;
Altas propiedades estéticas y acústicas: las mejores salas de conciertos del país están revestidas de madera;
Bajo coeficiente de conductividad térmica a través de las fibras: una pared de madera de 200 mm de ancho tiene una conductividad térmica equivalente pared de ladrillo ancho 640 mm;
Bajo coeficiente de expansión lineal a lo largo de las fibras: en edificios de madera no es necesario instalar juntas de dilatación ni soportes móviles;
Menos mano de obra mecanizado, la posibilidad de crear estructuras encoladas dobladas.
Defectos:
Anisotropía de la estructura de la madera;
Susceptibilidad a la descomposición y daños por escarabajos perforadores de la madera;
Combustibilidad en condiciones de incendio;
Cambios en las características físicas y mecánicas bajo la influencia de diversos factores (humedad, temperatura);
Contracción, hinchazón, deformación y agrietamiento bajo la influencia de influencias atmosféricas;
La presencia de defectos (nudos, veta inclinada y otros) que reducen significativamente la calidad de los productos y estructuras;
Gama limitada de productos de madera.
Estructura de madera
Como resultado de su origen vegetal, la madera tiene una estructura fibrosa en capas tubulares. La mayor parte de la madera se compone de fibras de madera ubicadas a lo largo del tronco. Consisten en conchas huecas y alargadas de células muertas (traqueidas, de unos 3 mm de largo). materia orgánica(celulosa y legnina).
Las fibras de la madera están dispuestas en capas concéntricas alrededor del eje del tronco, que se denominan capas anuales, porque cada capa crece a lo largo del año. Son claramente visibles en forma de una serie de anillos en las secciones transversales del tronco, especialmente en las coníferas. Por su número puedes determinar la edad del árbol.
Cada capa anual consta de dos partes. La capa interior (más ancha y ligera) está formada por madera blanda y temprana, que se forma en primavera, cuando el árbol crece rápidamente. Las células de la madera temprana tienen paredes más delgadas y cavidades más anchas. Las células de Latewood tienen paredes más gruesas y cavidades estrechas. La resistencia y densidad de la madera depende del contenido relativo de madera tardía que contiene.
La parte media de los troncos de madera blanda es de color más oscuro, contiene más resina y se llama duramen. Luego viene la albura y finalmente la corteza.
Además, la madera contiene rayos centrales horizontales, un núcleo blando, conductos de resina y nudos.
La madera obtenida para la construcción se divide en redonda y aserrada.
La madera en rollo, también llamada troncos, son partes de troncos de árboles con extremos suavemente aserrados: los extremos. Tienen una longitud estándar de 3 a 6,5 m con una gradación cada 0,5 m. Los troncos tienen una forma troncocónica natural. Reducir su grosor a lo largo se llama correr. En promedio, el escurrimiento es de 0,8 cm por 1 m de longitud (para alerce, 1 cm por 1 m de longitud) del tronco. Los troncos medianos tienen un espesor de 14 a 24 cm; los troncos grandes miden hasta 26 cm. Para estructuras de construcción temporales se utilizan troncos de 13 cm de espesor (subtovarnik). Según la calidad, la madera en rollo se divide en grados 1, 2 y 3.
La madera se obtiene mediante aserrado longitudinal de troncos en marcos de sierra o sierras circulares. La madera se divide según la naturaleza del procesamiento: canteada (aserrada por 4 lados en toda su longitud); menguar (parte de la superficie no se aserra en toda su longitud debido al escurrimiento del tronco); sin cortar (dos bordes no se cortan).
Tablas de madera sección rectangular dividido en tableros, barras y vigas. Los lados más anchos de la madera se llaman costuras y los lados más estrechos se llaman bordes. La madera tiene una longitud estándar de 1 a 6,5 m con una gradación cada 0,25 m. El ancho de la madera varía de 75 a 275 mm, el espesor, de 16 a 250 mm. Según la calidad de la madera y su procesamiento, las tablas y vigas se dividen en cinco grados (seleccionados, 1, 2, 3, 4º) y las vigas en cuatro (1, 2, 3, 4º).
Densidad. La madera pertenece a la clase de materiales estructurales ligeros. Su densidad depende del volumen relativo de los poros y de su contenido de humedad. La densidad estándar de la madera debe determinarse con un contenido de humedad del 12%. La madera recién cortada tiene una densidad de 850 kg/m3. La densidad calculada de la madera de coníferas como parte de estructuras en habitaciones con una humedad del aire estándar del 12% se considera igual a 500 kg/m3, en habitaciones con una humedad del aire superior al 75% y al aire libre - 600 kg/m3 .
Expansión de temperatura. La expansión lineal al calentarse, caracterizada por el coeficiente de expansión lineal, en la madera varía a lo largo y en ángulo con las fibras. El coeficiente de expansión lineal b a lo largo de las fibras es (3 h 5) 10-6, lo que permite construir edificios de madera sin juntas de expansión. En el caso de las fibras de madera, este coeficiente es de 7 a 10 veces menor.
La capacidad calorífica de la madera es significativa; el coeficiente de capacidad calorífica de la madera seca es C = 1,6 KJ/kg єС.
Otra propiedad valiosa de la madera es su resistencia a muchos ambientes químicos y biológicos agresivos. Es un material químicamente más resistente que el metal y el hormigón armado. En temperatura normal Los ácidos fluorhídrico, fosfórico y clorhídrico (baja concentración) no destruyen la madera. La mayoría de los ácidos orgánicos no debilitan la madera a temperaturas normales, por lo que a menudo se utilizan para estructuras en ambientes químicamente agresivos.
Las propiedades mecánicas de la madera se caracterizan por: resistencia: la capacidad de resistir la destrucción por influencias mecánicas; rigidez: la capacidad de resistir cambios de tamaño y forma; dureza: la capacidad de resistir la penetración de otro cuerpo sólido; Resistencia al impacto: la capacidad de absorber el trabajo tras el impacto.
La madera es un material anisotrópico, por lo que su resistencia depende de la dirección de las fuerzas aplicadas a las fibras. Cuando las fuerzas actúan a lo largo de las fibras, las membranas celulares funcionan de la manera más condiciones favorables y la madera muestra la mayor resistencia.
La resistencia media a la tracción de la madera de pino sin defectos a lo largo de la fibra es:
Tracción - 100 MPa.
Al doblar - 80 MPa.
Bajo compresión - 44 MPa.
Cuando se estira, se comprime y se corta a través de las fibras, este valor no supera los 6,5 MPa. La presencia de defectos reduce significativamente (en ~30%) la resistencia de la madera a la compresión y flexión, y especialmente (en ~70%) a la tensión. Los principales defectos inaceptables de la madera son: podredumbre, agujeros de gusano y grietas en las zonas de desconchado de las juntas.
Los defectos más comunes e inevitables de la madera son los nudos, restos demasiado grandes de antiguas ramas de árboles. Los nudos son aceptables con defectos limitados.
La duración de la carga afecta significativamente la resistencia de la madera. Bajo carga ilimitada a largo plazo, su fuerza se caracteriza por un límite de resistencia a largo plazo, que es solo el 0,5 del límite de fuerza bajo carga estándar. La madera presenta la mayor resistencia, 1,5 veces mayor que la resistencia a corto plazo, bajo cargas de impacto y explosivas más breves. Las cargas vibratorias, que provocan signos alternos de tensión, reducen su resistencia.
La rigidez de la madera (su grado de deformación bajo la influencia de la carga) depende significativamente de la dirección de acción de las cargas en relación con las fibras, su duración y el contenido de humedad de la madera. La rigidez está determinada por el módulo elástico E.
Para coníferas a lo largo de las fibras E = 15000 MPa.
En SNiP II-25-80, el módulo de elasticidad para cualquier tipo de madera es Eo = 10.000 MPa. E90 = 400 MPa.
A alta humedad, temperatura, así como bajo la acción combinada de cargas permanentes y temporales, el valor de E se reduce en los coeficientes de condición de funcionamiento mв, mт, mд< 1.
Influencia de la humedad. Un cambio de humedad del 0% al 30% provoca una disminución de la resistencia de la madera en un 30% del máximo. Otros cambios de humedad no provocan una disminución de la resistencia de la madera.
Los cambios transversales de humedad (contracción e hinchazón) provocan deformaciones en la madera. La mayor contracción se produce a lo largo de las fibras, perpendicularmente a las capas anuales. Las deformaciones por contracción se desarrollan de manera desigual desde la superficie hacia el centro. Durante el secado, no solo aparecen deformaciones, sino también grietas por contracción.
Para comparar la resistencia y rigidez de la madera, el contenido de humedad estándar se establece en 12%.
B12=BN,
donde b es el factor de corrección, para compresión y flexión b = 0,04.
Efecto de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia a la tracción y el módulo de elasticidad disminuyen y aumenta la fragilidad de la madera. La resistencia a la tracción de la madera Gt a una temperatura t en el rango de 10 a 30 o C se puede determinar en función de su resistencia inicial - G20 a una temperatura de 20 o C, teniendo en cuenta el factor de corrección b = 3,5 MPa.
Gt = G20 - pulg(t-20).
La madera para elementos portantes de estructuras de madera debe cumplir los requisitos de los grados I, II y III.
La madera de grado I se utiliza en los elementos de tracción sometidos a tensiones más críticas. Se trata de varillas y tableros estirados individuales de zonas estiradas de vigas laminadas con una altura de sección superior a 50 cm.
¿En capas cruzadas? 7%.
¿Diámetro total de los nudos en una longitud de 20 cm d? 1/4b.
La madera de grado II se utiliza en elementos de compresión y flexión. Se trata de varillas comprimidas individuales, tableros de las zonas extremas de vigas encoladas con una altura inferior a 50 cm; tableros de la zona extrema comprimida y zona estirada ubicados sobre tableros de 1er grado en vigas laminadas con una altura de más de 50 cm, tableros de las zonas extremas de trabajo con varillas encoladas comprimidas, dobladas y comprimidas-dobladas.
¿Capa cruzada? 10%.
¿Diámetro total de los nudos en una longitud de 20 cm d? 1/3b.
La madera de grado III se utiliza en elementos comprimidos, doblados y doblados comprimidos, laminados medios, menos estresados, así como en elementos ligeramente críticos de terrazas y revestimientos.
¿Capa cruzada? 12%.
¿Diámetro total de los nudos en una longitud de 20 cm d? 1/2b.
El contrachapado de construcción es un material de madera en láminas fabricado en fábrica. Por regla general, consta de un número impar de capas delgadas: carillas. Las fibras de las carillas adyacentes se encuentran en direcciones mutuamente perpendiculares.
SNiP II-25-80 para el diseño de estructuras de madera recomienda los siguientes tipos Madera contrachapada impermeable como construcción:
1. Contrachapado grado FSF, pegado con adhesivos de fenol-formaldehído. Este contrachapado se produce:
Fabricado en madera de abedul (5 y 7 capas, 5-8 mm de espesor o más).
De madera de alerce (7 capas, 8 mm de espesor o más).
Las láminas de madera contrachapada con un espesor superior a 15 mm se denominan tableros de madera contrachapada. La resistencia al corte de la madera contrachapada en un plano perpendicular a la hoja es aproximadamente 3 veces mayor que la resistencia de la madera cuando se corta a lo largo de la fibra, lo cual es su importante ventaja.
El módulo de elasticidad de la madera contrachapada de abedul a lo largo de la fibra es del 90% y, a lo largo de ella, es el 60% del módulo de elasticidad de la madera a lo largo de la fibra. Los módulos elásticos del contrachapado de alerce son el 70% y el 50% del Eo de la madera, respectivamente.
El contrachapado banelizado (FBS) se diferencia del contrachapado FSF en que sus capas exteriores están impregnadas con resinas solubles en alcohol resistentes al agua. Tiene un espesor de 7 a 18 m. Su resistencia a lo largo de la fibra es 2,5 veces mayor y a lo ancho es 2 veces mayor que la resistencia de la madera de coníferas a lo largo de la fibra. Utilizado en condiciones de humedad particularmente desfavorables.
La pudrición es la destrucción de la madera por los organismos vegetales más simples: los hongos destructores de la madera. Algunos hongos infectan árboles del bosque que aún crecen y se secan. Los hongos de almacén destruyen la madera durante el almacenamiento en almacenes. Los hongos domésticos (merilius, poria, etc.) destruyen la madera de las estructuras de los edificios durante el funcionamiento. madera contrachapada de construcción pudriéndose
Los hongos se desarrollan a partir de células, esporas, que se transportan fácilmente mediante el movimiento del aire. Al crecer, las esporas forman un cuerpo fructífero y un micelio del hongo, una fuente de nuevas esporas.
Protección contra la putrefacción:
1. Esterilización de la madera durante el secado a alta temperatura. Calentamiento de la madera a t > 80 o C, lo que provoca la muerte de esporas de hongos, micelios y cuerpos fructíferos de hongos.
2. La protección estructural asume un modo de funcionamiento cuando el contenido de humedad de la madera es W<20% (наименьшая влажность при которой могут расти грибы).
2.1. Protección de la madera de la humedad atmosférica: impermeabilización de revestimientos, pendiente requerida del techo.
2.2. Protección contra la humedad por condensación: barrera de vapor, ventilación de estructuras (respiraderos de secado).
2.3. Protección contra la humedad capilar (del suelo) - dispositivo impermeabilizante. Las estructuras de madera deben descansar sobre una base (con aislamiento de betún o tela asfáltica) por encima del nivel del suelo o del suelo al menos 15 cm.
3. La protección química contra la putrefacción es necesaria cuando la humedad de la madera es inevitable. La protección química consiste en la impregnación con sustancias venenosas para los hongos: antisépticos.
Los antisépticos solubles en agua (fluoruro de sodio, fluoruro de sodio) son sustancias incoloras e inodoras que son inofensivas para las personas. Usado en interiores.
Los antisépticos oleosos son aceites minerales (aceite de hulla, aceite de antrosceno, aceite de esquisto, creosota de madera, etc.). No se disuelven en agua, pero son perjudiciales para los humanos, por lo que se utilizan para estructuras al aire libre, en el suelo y sobre el agua.
La impregnación se realiza en autoclaves a alta presión (hasta 14 MPa).
Protección contra los escarabajos trituradores: calentamiento a t>80 o C o fumigación con gases venenosos como el hexaclorano.
Se caracteriza por un límite de resistencia al fuego (unos 40 minutos para una viga de 17 x 17 cm, cargada con una tensión de 10 MPa).
1. Constructivo. Eliminación de condiciones favorables para los incendios.
2. Químico (impregnación o pintura ignífuga). Impregnado con sustancias llamadas retardantes de fuego (por ejemplo, sal de amonio, ácido fosfórico y sulfúrico). La impregnación se realiza en autoclaves simultáneamente con el tratamiento antiséptico. Cuando se calientan, los retardantes de fuego se derriten y forman una película retardante de fuego. La pintura protectora se realiza con composiciones a base de vidrio líquido, superflúor, etc.
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La madera como natural
estructural material
Desarrollado por: Yusupov Raikhan Makhmutovich
profesor de tecnología,
Institución educativa presupuestaria municipal
"Promedio escuela comprensiva N° 60"
Náberezhnye Chelny República de Tartaristán
"La madera como material estructural natural".
Capítulo: Tecnología de procesamiento de madera
Duración de la lección: 45 minutos
Clase: quinto
Maestro: Yusupov Raikhan Makhmutovich
Institución educativa : Institución educativa presupuestaria municipal "Escuela secundaria n.º 60" Naberezhnye Chelny República de Tartaristán
Tipo de lección: conjunto.
Métodos de enseñanza: conversación, demostración de ayudas visuales.
Equipo: computadora, pantalla, folletos.
| Estructura de presentación: |
|
| № deslizar | |
| Tema de la lección |
|
| Objetivos de la lección |
|
| Aplicación de madera |
|
| Crucigrama "C" banco de carpintería" |
|
| ¿Qué se obtiene de la madera? |
|
| Estructura de árbol |
|
| ¿Qué es la madera? |
|
| ¿Qué es la madera? |
|
| Estructura de madera |
|
| Tipos de especies de árboles |
|
| Reflexión |
|
| Gimnasia para los ojos. |
|
| Variedad de arboles |
|
| Textura de madera |
|
| El olor a madera |
|
| compruébalo tú mismo |
|
| Tarea |
|
| Configuración para la próxima lección. |
|
La viabilidad de utilizar un producto multimedia en el aula:
Incrementar la eficiencia en el dominio del material educativo presentando simultáneamente la información necesaria por parte del docente y mostrando fragmentos de demostración.
Intensificación del proceso educativo (aumentando la cantidad de información ofrecida, reduciendo el tiempo de presentación del material)
Objetivos de la lección:
1. Educativo
familiarizar a los estudiantes con la importancia de la madera como material estructural en la economía nacional del país;
familiarizar a los estudiantes con sus rocas y estructura;
Enseñe a identificar especies de madera por la apariencia de las muestras.
2. Desarrollo
desarrollar habilidades prácticas en la capacidad de trabajar en grupo;
Desarrollar la capacidad de analizar y sacar conclusiones.
3. Educativo
inculcar en los estudiantes un sentido de propiedad responsable;
inculcar habilidades uso racional materiales;
promover el desarrollo pensamiento lógico y memoria;
respeto por la naturaleza.
Durante las clases:
Tema de diapositiva de la lección:
"La madera como naturalestructuralmaterial".
1 . Parte organizativa:
saludo del maestro
control de asistencia
Comprobar la preparación de los estudiantes para la lección.
2. Fijación del objetivo de la lección y motivación, actualización de conocimientos de las actividades educativas.
Diapositiva “Objetivos de la lección”
¡Madera! ¿Y qué es eso? (los niños responden la pregunta con sus propias palabras).
Madera- uno de los materiales más comunes que el hombre aprendió a procesar en la antigüedad. Con la ayuda de un hacha, un cuchillo y otras herramientas, la gente hacía casas, puentes, molinos de viento, fortificaciones, herramientas, platos y mucho más. Incluso hoy en día, la madera se utiliza mucho en la construcción, para la fabricación de herramientas, platos, muebles, etc. La belleza única del tratamiento de superficies. producto de madera siempre atrae la atención.
Profesión de trabajador, ocupado. procesamiento manual la madera se llama carpintero Este nombre proviene de la actividad principal: la fabricación de mesas. En las empresas trabajan carpinteros, ensambladores de piezas y productos de madera, que deben dominar las técnicas de procesamiento de la madera.
Al estudiar la tecnología de procesamiento de la madera, se familiarizará con diversos materiales de madera, sus propiedades y aprenderá cómo se fabrica la madera. varios artículos, adquirir conocimientos sobre los métodos de procesamiento, sobre las herramientas y máquinas que se utilizan, sobre las técnicas de trabajo con herramientas y control de máquinas, etc.
En los talleres escolares, a cada uno de vosotros se le asigna un lugar de trabajo permanente. Lugar de trabajo equipado para el procesamiento de madera banco de trabajo de carpintero. En la última lección estudiamos la estructura de un banco de trabajo de carpintería. Chicos, recordemos en qué partes consta. banco de trabajo de carpintería. Miramos la pantalla y resolvemos el crucigrama.
Chicos, ahora muestren estas piezas en nuestro banco de trabajo.
3. Aprender material nuevo
Madera y madera.
Deslice “estructura de árbol”
Por muy diversos que sean los árboles, todos tienen la misma estructura. Cada árbol consta de tres partes: (pregunte a los estudiantes, ¿de qué partes consta un árbol?) raíces, tronco y copa.
Todas las partes del árbol se utilizan en la industria: de las ramas se obtienen astillas de madera, barnices, resina, seda y películas; de las raíces se extraen trementina y colofonia; Los troncos se utilizan para la fabricación de madera aserrada, postes, traviesas, diversas estructuras de madera, etc.
El material denso que conforma principalmente las raíces, tronco y ramas se llama madera. La mayor parte de la madera se encuentra en los troncos. Se prepara a partir de troncos de árboles cortados y limpiados de ramas y ramitas.
Deslizamiento “estructura de madera”
La madera se compone de células elementales, de diferentes tamaños y formas, y firmemente conectadas entre sí. Las células se pueden llenar con resinas, gomas, agua; forman vasos, radios medulares y la propia masa leñosa.
Considere una sección transversal del tronco.
El exterior del tronco está cubierto de corteza, que consta de una capa exterior de corcho y una capa interior de líber en el borde de corteza y madera. Inmediatamente debajo de la corteza hay una capa exterior de albura de la madera, a menudo más diferente del resto de la masa. color claro. Casi siempre tiene alta humedad y está formado por células jóvenes.
La parte central del tronco constituye la mayor parte de la madera. Es más oscuro y se llama núcleo. Cerca del centro geométrico del tronco hay un núcleo con un diámetro de no más de 1 cm, se distingue por una madera debilitada y suelta. Desde el núcleo hasta la corteza se extienden rayos medulares en forma de líneas claras y brillantes, que tienen diferentes colores y sirven para conducir agua, aire y nutrientes al interior del árbol. La madera del tronco consta de muchas capas que, al cortarlas, son visibles como anillos de crecimiento. (¿Qué puedes aprender de ellos?) La edad del árbol está determinada por su número.
El cambium es una fina capa de células vivas situada entre la corteza y la madera. Sólo a partir del cambium se produce la formación de nuevas células y el aumento anual del grosor del árbol.
Deslice "textura"
Las especies de madera se distinguen por sus rasgos característicos (¿cómo se puede determinar si esta especie es conífera o de hoja caduca?), olor, color, textura y dureza. Textura- un patrón en la superficie de la madera formado como resultado del corte de anillos de crecimiento y fibras. El término "textura" proviene de una palabra latina y traducido significa "tela, estructura". La textura depende de la dirección del corte del tronco en relación a las capas y vetas y del tipo de madera.
diapositiva de raza
Especies de árboles se dividen en dos tipos (pregunta para los estudiantes: ¿en qué tipos de árboles se dividen?) coníferos y caducifolios. Las coníferas tienen hojas en forma de aguja. Casi todas las coníferas son de hoja perenne, a excepción del alerce, que muda sus agujas en otoño. Los árboles de hoja caduca tienen hojas anchas y se caen en otoño. Pero aquí hay excepciones: en los trópicos y subtrópicos, casi todos los árboles conservan su follaje. todo el año.
hvothnuevas razas desempeñan un papel protagonista en la carpintería.
Ellos fueron los que tuvieron cualidades valiosas en construcción: tronco recto, sin huecos, resinoso. El contenido de resina proporciona resistencia a la putrefacción.
El pino ocupa alrededor del 15% de todos los bosques de Rusia, el abeto, el 12%. La especie de coníferas más común en los bosques rusos es el alerce. Ocupa el 40% de la superficie total de nuestros bosques.
Diapositiva "Pino"
Pino. La madera de pino es de veta recta, duradera, moderadamente ligera y resinosa. El color del grano es marrón claro con un tinte rojizo. En el aire, la madera de pino se desvanece y se vuelve gris. diferentes tonos. El pino se adapta bien al secado artificial y natural, se seca poco y no se deforma en los productos terminados. Sus ventajas también incluyen la facilidad de procesamiento, pegado y revestimiento. La madera de pino tolera satisfactoriamente las cargas de choque.
Deslice "abeto"
Abeto. En términos de volúmenes de producción y procesamiento, la madera de abeto ocupa el segundo lugar después del pino. Pero la calidad de la madera es inferior en términos de indicadores como la resistencia del producto y la presencia de nudos. De lo contrario, el abeto es un sustituto completo del pino. Las ventajas de la madera de abeto incluyen: ausencia de olor, presencia de nudos en su mayoría pequeños, menos tendencia de la madera a volverse azul, el mismo color de la albura y la madera madura, cercano al blanco.
Madera dura. La importancia económica de los árboles de hoja caduca se reduce por dos factores: reservas más pequeñas en comparación con las coníferas y la tendencia de la madera a pudrirse en las condiciones atmosféricas. Por otro lado, la variedad de otras propiedades, incluida la riqueza de textura y las características de resistencia de muchas maderas duras, las hacen irremplazables.
Diapositiva "roble"
Roble. La madera es dura, tiene pocos nudos, se caracteriza por su alta resistencia, resistencia a la descomposición y fibra relativamente recta. El roble tiene una textura preciosa en todos los cortes. Ampliamente utilizado en la producción de muebles (a menudo en forma de chapa cortada). Apto para pintura, acabados con barnices y masillas. A menudo se fabrican piezas y productos completos del roble en la industria del contrachapado y del parquet, en la producción de remachadores, en la ingeniería mecánica y en la construcción. El color de la madera es marrón claro en diferentes tonalidades. El material es pesado, pero aún así está bien procesado, doblado y pulido.
Deslice "abedul"
Abedul. La madera de abedul tiene el color blanco Con un tinte rojizo, las capas anuales apenas se notan. Se caracteriza por su densidad y alta resistencia, especialmente bajo cargas de choque. El peso y la dureza son medios. Baja resistencia a la pudrición con humedad variable. Está bien procesado, cepillado, doblado y pulido. Tiene una resistencia significativa a la división. La madera de abedul se utiliza para producir chapas desenrolladas y contrachapados. La alta densidad de la madera hace que el abedul sea un material valioso en trabajos ornamentales, torneados y en la fabricación de muebles. imita bien especies valiosas, fácil de pintar y pulir. El abedul se seca en condiciones suaves, ya que a menudo, como resultado del secado, la madera se deforma en áreas con la inclusión de un núcleo falso. Antes del secado, se recomienda conservar la madera de abedul hasta que se seque al aire. El abedul se utiliza ampliamente: se puede ver en estructuras de construcción, muebles, contenedores y parquet.
Deslice "Aspen"
Álamo temblón. La madera es blanda, ligera y de resistencia inferior a la del abedul. También resistente a la putrefacción. La madera es blanca con un tinte verdoso, las capas anuales apenas se notan. Se pega bien, se seca bien, se deforma poco y es fácil de procesar. Aspen encontró su principal uso en la producción de cerillas.
Deslice "tilo"
Tilo. La madera es ligera y blanda, de estructura uniforme, blanca con tintes rosáceos o rojizos. Se corta, se dobla y se seca muy bien: se agrieta un poco y apenas se deforma. El tilo se utiliza para fabricar tableros de dibujo, muebles de paneles, diversas artesanías, modelos en fundición y piezas de revestimiento.
4. Reflexión, gimnasia para la vista.
5. Trabajo práctico
Estudiar muestras varias razas. Identificación de muestras por sus rasgos característicos.
Comprobando el trabajo realizado.
6. Conclusión
Al final de la lección, hagamos una prueba final y comprobemos qué tan bien has aprendido. nuevo material.
Preguntas finales del examen.
1. ¿En qué grupos se pueden dividir todas las especies de árboles?
a) caducifolio y perenne
b) caducifolios y coníferos
c) alto y bajo
(Respuesta correcta b)
2. ¿Cuál de estos árboles es una conífera?
a) alerce
b) aliso
c) tilo
(Respuesta correcta A)
3. La madera de este árbol es blanca y cambia a roja en el aire:
a) roble
b) pino
c) aliso
(Respuesta correcta V)
4. ¿Qué opción de respuesta enumera solo especies de coníferas?
a) pino, abeto, castaño, enebro
b) roble, álamo temblón, abedul, álamo
c) cedro, abeto, pino, alerce
(Respuesta correcta V)
5. ¿En qué libro de referencia puedes encontrar información sobre la estructura de la madera y las especies de árboles?
a) libro de referencia para un joven mecánico
b) libro de referencia para un joven ganadero
c) un joven guía de carpintero
(Respuesta correcta V)
6. ¿Cuál de las siguientes opciones de respuesta enumera solo especies de madera dura?
a) pino, tilo, acacia
b) alerce, cedro, abeto
c) álamo, aliso, álamo temblón
(Respuesta correcta V)
8. Configuración para la próxima lección.
La próxima lección continuará presentando la tecnología de procesamiento de la madera. Obtendrá nuevos conocimientos sobre el proceso de elaboración de productos de madera.
9. Resumen de la lección.
Resumamos nuestra lección.
¿Qué nuevo aprendiste en la lección?
¿Qué sabías antes?
¿Qué te gustó más de la lección?
¿Qué no te gustó?
Marque los estudiantes más activos. Califique la lección y responda preguntas.
Tarea:
Revisar el material estudiado;
Limpieza de lugares de trabajo.
La madera se divide en dos tipos:
Especies de hoja caduca: roble, arce, abedul, tilo, etc.
Especies de coníferas: abeto, pino, cedro siberiano, etc.
La densidad de la madera es de 0,46...0,76 g/cm 3, la resistencia a la tracción a lo largo de las fibras es de 101...161 MPa.
La estructura de la madera es un material compuesto de fuertes fibras de celulosa y finas capas de lignina.
Principales tipos de materiales de madera:
madera prensada, obtenido por prensado en caliente seguido de un procesamiento especial. Se utiliza para la fabricación de cojinetes, casquillos y otras piezas de máquinas.
Tableros de fibra elaborado mediante prensado en caliente de madera triturada, a veces con un aglutinante. Se utiliza para el revestimiento y acabado de vagones de pasajeros, autobuses, etc.
tableros de partículas Se obtiene prensando en caliente astillas de madera con un aglutinante. Estos tableros se utilizan en la construcción de carruajes, producción de muebles, etc.
Madera contrachapada representa material laminar espesor 1... 12 mm. Se fabrica pegando capas de chapa, que son virutas de madera anchas y uniformes en forma de láminas de 0,55... 1,5 mm de espesor.
Cerámico materiales tecnicos
Los materiales cerámicos se obtienen a partir de polvos finos sintetizados o naturales de compuestos químicos inorgánicos (óxidos, nitruros, etc.). Para la preparación de la masa cerámica también se utilizan sustancias auxiliares: plastificantes que mejoran la formación de polvos no plásticos, aglutinantes, aceites lubricantes líquidos de baja tensión superficial, utilizados para reducir la fricción y adherencia de la masa a la superficie del molde. Tensioactivos (ácidos oleico y esteárico) que mejoran la humectación de las partículas cerámicas.
En la preparación de masa cerámica. las operaciones mas importantes son: triturar materias primas, preparar mezclas de polvos, granular y secar masas cerámicas. Materiales en forma de piezas de varios tamaños con diferentes propiedades físicas triturado mecánicamente (triturado y molido). Primero se realiza una trituración gruesa hasta un tamaño de partícula de 10... 15 mm, luego una trituración media hasta un tamaño de partícula de 1 mm y una trituración fina. El material triturado se tamiza a través de tamices metálicos, se pasa a través de un separador magnético para separar las impurezas ferromagnéticas y se envía a una molienda fina repetida, generalmente combinada con la mezcla de los componentes. La molienda se realiza a menudo con la adición de agua.
Se obtiene una mezcla de materiales de partida mezclando componentes finamente dispersos o moliendo finamente y mezclando simultáneamente los componentes de partida. Los materiales más utilizados en la producción de productos cerámicos son los polvos de prensa, las barbotinas de fundición y las masas de moldeo de plástico. Estas masas se diferencian entre sí por el contenido de plastificantes. Con un bajo contenido de plastificantes, 3...10% se obtienen polvos de prensa, con un contenido de 7...20% de plastificantes se obtienen masas de moldeo de plástico, y con un mayor contenido de plastificantes (hasta un 40% ), se obtienen barbotinas.
El proceso de moldeo de productos a partir de masas cerámicas se basa en su capacidad de fluir plásticamente sin romper la continuidad bajo la influencia de fuerzas externas y manteniendo la forma resultante. Las propiedades de plasticidad de la masa cerámica generalmente las confieren sustancias especiales: plastificantes. En la producción, los productos se moldean con mayor frecuencia mediante los siguientes métodos: prensado, fundición en barbotina, moldeado a partir de masas plásticas y laminado.
Los espacios en blanco formados se disparan. Durante la cocción, el material cerámico se sinteriza como resultado de una serie de procesos fisicoquímicos con la adquisición de determinadas propiedades por parte del producto, compactación y fortalecimiento del material debido a los procesos de transferencia y redistribución de sustancias. La cocción se realiza en hornos discontinuos o continuos.
Los materiales cerámicos son cuerpos de estructura cristalina y están formados por una gran cantidad de granos de compuestos químicos. El tamaño del grano suele ser de 50... 100 micrones o más. En los granos hay una disposición ordenada de iones en el espacio en forma de una determinada red cristalina. Los cristales de óxidos y otros compuestos químicos inorgánicos tienen fuerzas de enlace predominantemente iónicas (cristales iónicos). La base del enlace iónico es la atracción electrostática entre iones con carga positiva (cationes) y con carga negativa (aniones). La naturaleza iónica del enlace es más pronunciada en compuestos cuyos elementos pertenecen a los grupos más distantes entre sí en el sistema periódico de elementos de Mendeleev (por ejemplo, MgO, BeO).
La cerámica técnica, según la presencia de un determinado compuesto químico y las propiedades del material fabricado, se divide en varias clases principales: estructural, de corte, eléctrica, radiotécnica, etc.
Cerámica estructural. Las cerámicas estructurales permiten el uso de temperaturas más altas en comparación con los metales y, por lo tanto, son un material prometedor para motores de combustión interna y motores de turbina de gas. Además de una mayor eficiencia del motor, la ventaja de la cerámica es su baja densidad y conductividad térmica, así como una mayor resistencia térmica y al desgaste.
Las cerámicas estructurales de alta temperatura se caracterizan por una porosidad moderada y una alta resistencia al calor, al tiempo que mantienen propiedades termomecánicas bastante altas a temperaturas de funcionamiento de 1300 °C y superiores. Las piezas fabricadas con esta cerámica toman la forma de tubos, casquillos, varillas, arandelas, ganchos y elementos de formas más complejas.
Como cerámicas estructurales se utilizan nitruros, óxidos, carburos Si 3 N 4, Al 2 O 3, ZrO 2. , SiC, etc. Las cerámicas que contienen más del 95% de Al 2 O 3 se denominan corindón.
Se considera que el esquema tecnológico más prometedor para la fabricación de productos a partir de cerámica estructural en esta etapa de su desarrollo es el siguiente: moldeo de la composición preparada - cocción de espacios en blanco - compactación adicional mediante prensado isostático en caliente (HIP).
Por ejemplo, la HIP de nitruro de silicio Si 3 N 4 se lleva a cabo en carcasas de vidrio a temperaturas de 1800...2000°C bajo una presión de argón de 100...150 MPa durante una hora. En este caso, la resistencia a la tracción σ La curvatura aumenta de 830 a 1030 MPa. La precocción se realiza mediante calentamiento en hornos microondas (frecuencia actual 28000 MG c).
La cerámica estructural se utiliza experimentalmente en la industria del automóvil para la parte superior del taqué de válvula de los motores de combustión interna (ICE), Superficie de trabajo levas del árbol de levas y otros detalles.
Los materiales cerámicos son materiales frágiles, y su resistencia depende en gran medida del estado de la superficie de las piezas, especialmente de la presencia de microfisuras, que son concentradores de tensiones. Las piezas de máquinas con dimensiones precisas requieren mecanizado. Debido a la alta dureza y fragilidad de la cerámica, se utiliza un procesamiento abrasivo. El método de procesamiento más utilizado en la actualidad es el rectificado de precisión utilizando muelas que contienen polvo de diamante como abrasivo. Al cambiar factores como la profundidad de corte y el tamaño del grano del polvo de diamante en la muela, es posible controlar la naturaleza de la destrucción de la cerámica y, en consecuencia, producir productos con parámetros racionales de rugosidad de la superficie mecanizada. En consecuencia, la estructura de la capa superficial defectuosa de un producto está determinada tanto por las propiedades físicas y mecánicas como por los modos de pulido con diamante de la cerámica.
Cortar cerámica(RK). Se caracteriza por su alta dureza, incluso cuando se calienta, resistencia al desgaste e inercia química para la mayoría de los metales durante el proceso de corte. En términos del complejo de estas propiedades, la cerámica es significativamente superior a los materiales de corte tradicionales: aceros rápidos y aleaciones duras.
Hay cerámicas de nitruro y óxido. El RK moderno es un material compuesto con una matriz de Si 3 N 4 (t esclavo máx ≤ 1200°C) o A1 2 03 (t esclavo máx ≤ 1500°C). El relleno son pequeñas partículas de TiN, TiC, ZrO 2.
RK se fabrica en forma de pequeñas placas, sobre cuya superficie se aplican dos o más capas de recubrimientos A1. 2 0з, TiC, TiN, TiCN. También se utilizan revestimientos "degradados", cuya composición cambia gradualmente de la cerámica a la superficie de trabajo. Los recubrimientos están destinados a "curar" defectos en la capa superficial de un material cerámico.
Cerámica de corte de óxido AI 2 O 3, AI 2 O 3 + ZrO 2 se utiliza para desbaste y acabado de torneado de piezas de acero, con menos frecuencia de hierro fundido.
Cerámicas de corte de nitruro Si 3 N 4, SisN 4 + Zr0 2 se utiliza para desbaste y acabado, torneado, fresado de fundición y superaleaciones.
La cerámica de corte, en sus propiedades, ocupa una posición intermedia entre las aleaciones duras y los materiales superduros (diamantes).
Vidrio inorgánico
El estado vítreo es característico de una amplia clase. sustancias inorgánicas, de elementos individuales hasta sistemas complejos de múltiples componentes. El vidrio, como producto artificial, puede incluir la mayoría de los elementos de la tabla periódica.
Los vidrios más utilizados son los que contienen los óxidos SiO 2 y B 2 O 3 . Cada uno de estos óxidos formadores de vidrio puede formar vidrios en combinación con óxidos modificadores: SiO 2 - AI 2 O 3, SiO 2 - B 2 O 3, CaO-MgO 3 - B 2 O 3, etc.
La historia centenaria de la fabricación de vidrio, desde el Antiguo Egipto, Babilonia, Asiria hasta nuestros días, está asociada a la producción. vidrios de silicato, basado en el sistema Si-Na 2 O-CaO. En la tabla se presenta la composición de algunos vasos industriales. 1.
Tabla I
Composición química de los vasos.
| tipo de vidrio | Composición química,% | ||||||||
| Si0 2 | na2o | cao | B2O3 | AI 2 O 3 | MgO | VaO | K2O | Fe2O3 | |
| Vajilla | 7,45 | – | 0,5 | – | – | 0,05 | |||
| Laboratorio químico | 68,4 | 9,4 | 8,5 | 2,7 | 3,9 | – | – | 7,1 | – |
| Pulido (método de flotación) | 13,4 | 8,7 | – | 0,9 | 3,6 | – | – | 0,1; 0,3 SiO3 | |
| Médico | 8,5 | 4,5 | – | – | |||||
| Resistente al calor | 80,5 | 0,5 | – | – | – | ||||
| Resistente a la radiación | 48,2 | 0,15 | 0,65 | – | 29,5 | 7,5 | – |
El vidrio es un estado de sustancia amorfa que se obtiene enfriando una masa fundida sobreenfriada. La diferencia entre vidrio y cristales es la ausencia de periodicidad en su estructura y orden de largo alcance en la estructura.
En términos de su estructura, los vidrios de silicato son una red aleatoria continua de tetraedros de SiO 4 (Fig. 11). Un átomo de silicio rodeado por cuatro átomos de oxígeno refleja el orden de corto alcance en la estructura del vidrio. Como demuestran numerosos estudios de difracción de rayos X y neutrones, la presencia de una red desordenada también se confirma en la estructura de los vidrios monocomponentes.
Cuando se introducen óxidos de sodio en SiO 2, la continuidad de la red silicio-oxígeno se altera debido a roturas parciales de los enlaces Si-O-Si que conectan los tetraedros entre sí. Aparecen los llamados átomos de oxígeno que no forman puentes. Los tetraedros están conectados por vértices, no por aristas o caras.
Arroz. 11. Estructura tetraédrica de estructura de vidrio.
Pertenecen al grupo los componentes de vidrio capaces de formar de forma independiente una red estructural continua, como el SiO 2 y otros. formadores de vidrio. Los componentes de vidrio que no son capaces de formar de forma independiente una malla estructural continua se denominan modificadores. Como regla general, el grupo de modificadores incluye óxidos de elementos del primer y segundo grupo de la tabla periódica. Los cationes modificadores se ubican en las cavidades libres de la red estructural (Fig. 12).
En los vasos inorgánicos, cuando se enfría, la masa fundida pasa a un estado físico plástico y luego a un estado vítreo. En consecuencia, cuando se calienta, se producen transiciones: estado vítreo -> estado plastico -> derretir
Arroz. 12. Diagrama de estructura de vidrio.
El rango de temperatura en el que se produce el proceso de transición vítrea se denomina intervalo de transición vítrea y está limitado por dos temperaturas: en el lado de alta temperatura t p (temperatura de reblandecimiento), desde el lado temperaturas bajast Arte. El vidrio tiene las propiedades de un cuerpo duro con fractura frágil. Temperatura t p es el límite entre el estado plástico y la masa fundida. a una temperatura t Ya es posible extraer hilos finos del vidrio fundido.
El vidrio adquiere dureza debido a un aumento gradual de la viscosidad a medida que disminuye la temperatura. Temperaturas características t pararse t p corresponden a ciertos valores de viscosidad (Fig. 13).
Arroz. 13. Dependencia de la viscosidad del vidrio de la temperatura (ejemplo). Condiciones físicas:
I-vítreo; II-plástico; III-derretir
La producción de vidrio consiste en preparar materias primas y mezclarlas en determinadas proporciones hasta formar un lote homogéneo. Las arenas de vidrio de cuarzo se utilizan como fuente del componente principal del vidrio industrial: la sílice (S1O2).
La carga se introduce en un horno de fusión de vidrio, donde se funde a temperaturas de 1500...1600 °C. En la última etapa, la temperatura desciende a ~1000°C ( t R).
El moldeado de productos a partir de vidrio fundido se realiza en la zona del estado plástico en máquinas formadoras de vidrio. por medios mecánicos(presionar, enrollar, soplar, etc.).
Para obtener vidrio pulido en láminas, el vidrio fundido se moldea en una tira sobre una superficie plana de estaño fundido ( método flotante). A lo largo del baño, la cinta de vidrio se enfría de 1000 C a 600 °C y luego se recoce en un horno de túnel de 120 metros de largo.
Las propiedades del vidrio dependen de la combinación de sus componentes. La propiedad más característica del vidrio es la transparencia (la translucidez del vidrio de ventana es del 83...90%, y la del vidrio óptico es de hasta el 99,95%). El vidrio es un cuerpo típicamente frágil, muy sensible a las influencias mecánicas, especialmente a los impactos. Para aumentar la resistencia, el vidrio se endurece (endurecimiento, tratamiento químico y termoquímico, etc.), lo que debilita el efecto de las microfisuras superficiales. Para eliminar la influencia de las microfisuras, se utiliza el grabado de la capa superficial. Cuando se ataca, la capa defectuosa se disuelve con ácido fluorhídrico y se aplica una película protectora, por ejemplo de polímeros, sobre la capa libre de defectos expuesta.
Densidad del vidrio 2200...8000 kg/m 3, microdureza 4... 10 GN/m 2, módulo elástico 50...85 GN/m 2. La resistencia a la compresión del vidrio es 0,5. ..2 GN/m, con flexión 30...90 GN/m 2 . El coeficiente de conductividad térmica del vidrio depende poco de su composición química y es igual a 0,7...4,3 W/(m·K). Índice de refracción 1,4...2,2, constante dieléctrica 3,8...16,0.
Como material, el vidrio se utiliza mucho en diversos campos. Según su finalidad, se conocen distintos tipos de vidrio: vidrio para ventanas, vidrio para vajillas, vidrio para contenedores, vidrio para laboratorios químicos, vidrio térmico, vidrio resistente al calor, vidrio para construcción, vidrio óptico, vidrio eléctrico y muchos otros tipos de vidrio técnico. Dentro de cada tipo de vidrio existen una gran variedad de variedades. Dependiendo de las condiciones de servicio de cada tipo y calidad, el vidrio está sujeto a ciertos requisitos en cuanto a propiedades, formulados en las normas y especificaciones técnicas correspondientes.
Propiedades físicas:
1) densidad; depende del número de huecos, del espesor de la pared de las fibras y del contenido de humedad (pino y abeto - 5 kN/m3, abedul 6 kN/m3) 2) expansión térmica - expansión lineal cuando se calienta, caracterizada por el coeficiente de expansión lineal en la madera varía a lo largo de las fibras en ángulo con respecto a ellas. El coeficiente es 2-3 veces menor que el del acero 3) conductividad térmica: debido a su estructura porosa, la madera no conduce bien el calor. Conductividad térmica hay más madera a lo largo de la fibra que a lo largo de la fibra. Las propiedades mecánicas de la madera, que es un polímero natural, se estudian sobre la base de la reología, la ciencia que modifica las propiedades de una sustancia a lo largo del tiempo bajo la influencia de ciertos factores, en este caso las cargas. 2 propiedades reológicas: fluencia: propiedad de un material de deformarse aún más con el tiempo bajo carga constante; relajación: reducción del estrés con el tiempo. Las diferentes propiedades mecánicas de los materiales con diferentes direcciones de fuerza sobre las fibras se denominan anisotropía y se deben a la estructura tubular de la madera. En los cálculos de ingeniería, se adopta un modelo de anisotropía transtrópica, que supone diferentes propiedades mecánicas y elásticas en sólo dos direcciones. (a lo largo y a través de las fibras). Las propiedades en las direcciones tangencial y radial son casi las mismas. Cuando se estira a lo largo de las fibras y a través de ellas, la naturaleza de la fractura es frágil, lo cual es peligroso. Cuando se aplasta, las características de resistencia prácticamente no difieren de las de compresión. El desconchado a lo largo de la fibra es uno de los puntos débiles del rendimiento de la madera. cm=0,5…0,6 kN/cm2; caracterizado por fractura frágil. Las características de resistencia dependen del tipo de madera, de la duración de la carga, de las dimensiones de la sección transversal y de la configuración del elemento. Todo esto se tiene en cuenta mediante el coeficiente de condiciones de trabajo.
2. Macroestructura de la madera blanda.
3. Defectos de la madera y su efecto sobre el pelaje de la madera.
vicios La madera se refiere a cambios en su apariencia, violación de la integridad de los tejidos y membranas celulares, corrección de su estructura y daños, reduciendo la calidad de la madera y limitando las posibilidades de su uso.
Defectos- los defectos de la madera de origen mecánico que surjan en ella durante el proceso de recolección, transporte, clasificación y procesamiento mecánico.
El efecto de un defecto en la calidad de la madera depende de su tipo, tamaño, ubicación en el material y finalidad del material. Reduce la resistencia y las propiedades decorativas de la madera, por lo que la calidad de la madera se determina teniendo en cuenta obligatoriamente los defectos presentes en ella.
Según GOST 2140-81 “Defectos de la madera. Clasificación, términos y definiciones: todos los defectos se dividen en grupos: nudos, grietas, daños por hongos, manchas químicas, defectos en la forma del tronco y la estructura de la madera, daños por insectos, inclusiones extrañas y defectos de procesamiento.
perras- el defecto más común e inevitable de la madera, que son las bases de las ramas encerradas en la madera del tronco. Dependiendo del grado de crecimiento excesivo, los nudos pueden estar abiertos o demasiado crecidos.
Grietas métricas - grietas en el núcleo dirigidas radialmente, que se extienden desde el núcleo, no llegan a la corteza y tienen una extensión significativa a lo largo del surtido. La longitud de una grieta meticulosa puede ser de más de 10 m. Dependiendo de la ubicación, los surtidos redondos se dividen en simples y complejos. Una grieta meticulosa simple es una o dos grietas dirigidas a lo largo del mismo diámetro y que corren en el mismo plano a lo largo del surtido. Dos o más grietas ubicadas en el extremo en ángulo entre sí, así como una o dos grietas dirigidas a lo largo del mismo diámetro, pero ubicadas a lo largo del surtido en diferentes planos: esta es una grieta metic compleja.
Grieta repelente - una grieta entre las capas anuales que se produce en el duramen o en la madera madura. Se forman en un árbol en crecimiento, tienen una longitud corta a lo largo de la altura del tronco y no son visibles desde el exterior.
grieta helada- secciones longitudinales externas de madera de troncos de árboles en crecimiento. Se extiende profundamente en el tronco en dirección radial (generalmente en la parte del trasero).
Defectos en la forma del tronco se expresan en diversas desviaciones de la forma normal del tronco y se forman durante el período de crecimiento del árbol. Estos incluyen convexidad, rugosidad, crecimientos, curvatura y ovalidad.
Convergencia representa una disminución gradual en el espesor de la madera o el ancho de la madera sin cortar en toda su longitud. Si por cada metro de altura del tronco (longitud del surtido) el diámetro disminuye más de 1 cm, este fenómeno se considera un defecto. Los troncos de los árboles de coníferas son menos peludos que los de hoja caduca.
Zakomelistost- un fuerte aumento en el diámetro de la parte final de la madera y en el ancho de la misma. La aspereza y la aspereza dificultan el uso de la madera para el propósito previsto, aumentan la cantidad de desperdicio al aserrar y pelar, cortar madera y provocar la aparición de una inclinación radial de las fibras.
Crecimientos y curvatura. que se encuentran a menudo en todas las especies, especialmente en árboles de hoja caduca, dificultan el uso de la madera para el fin previsto y complican su procesamiento. Los crecimientos son engrosamientos locales del tronco, pueden tener una superficie lisa y una estructura de madera regular, así como una superficie irregular y retorcida.
estructura de la madera, que se llaman nudos. La curvatura es la curvatura del tronco a lo largo de su longitud. Se distingue entre curvatura simple y curvatura compleja, que se caracteriza respectivamente por uno o más pliegues surtidos.
a los vicios La estructura de la madera incluye la inclinación de las fibras, talón, rizo, etc.
Inclinación de la fibra(capa transversal): la desviación de las fibras del eje longitudinal del surtido conduce a una mayor contracción y deformación. La pendiente de las fibras dificulta el procesamiento mecánico de la madera, reduce la capacidad de doblarse, así como la resistencia de la madera cuando se estira a lo largo de la fibra y cuando se dobla.
kren - cambio local en la estructura de la madera de coníferas. Se expresa en un aparente aumento en el ancho de la zona tardía de capas anuales. Formado en la zona comprimida de troncos curvos o inclinados. Kren aumenta la dureza de la madera y su resistencia a la compresión y flexión estática; reduce la resistencia a la tracción; aumenta la contracción a lo largo de las fibras, provocando grietas y deformaciones longitudinales de la madera; reduce la absorción de agua de la madera y esto dificulta su saturación, y también empeora apariencia.
Madera de tracción observado en los extremos en forma de secciones arqueadas, en superficies radiales, en forma de franjas estrechas (hebras). Aumenta la resistencia a la tracción de la madera en tensión a lo largo de las fibras y a la flexión estática, aumenta la contracción en todas las direcciones, especialmente a lo largo de las fibras, lo que contribuye a la aparición de deformaciones y grietas, complica el procesamiento y conduce a la formación de vellosidades y superficies cubiertas de musgo.
rizado - curvatura de fibras. Reduce la resistencia a la tracción, compresión y flexión de la madera, aumenta la resistencia al partir y astillar en dirección longitudinal y dificulta el fresado de la madera.
Rizo Se presenta en forma de contornos curvos en forma de corchetes, parcialmente cortados, formados por capas anuales curvas. Hay rizos unilaterales y de punta a punta. Reduce la resistencia a la compresión y a la tracción de la madera a lo largo de la fibra, así como la resistencia a la flexión. La resistencia del material disminuye notablemente cuando los rizos se ubican en la zona estirada de la sección peligrosa. Bolsillo de resina encontrado en madera de coníferas; Puede ser unilateral o transversal, reduce la resistencia de la madera. La resina que se escapa de las bolsas de resina estropea la superficie de los productos e interfiere con su acabado frontal y pegado.
Brotante - corteza del tronco que ha crecido parcial o totalmente o madera muerta como resultado de daños; ocurre en un árbol en crecimiento cuando el daño causado se cura y se acompaña del desarrollo de alquitrán, manchas de hongos en el núcleo y franjas de pudrición del núcleo. Viola la integridad de la madera y se acompaña de curvatura de las capas anuales adyacentes. La germinación puede ser abierta o cerrada.
Molienda- Se encuentra en la madera únicamente de especies coníferas. No afecta significativamente las propiedades mecánicas, pero reduce significativamente la tenacidad a la flexión, reduce la permeabilidad al agua y dificulta el acabado facial y el pegado.
Falso núcleo- de color oscuro parte interna Tronco de especies caducifolias no centrales. La forma de la sección transversal puede ser redonda, estrellada o lobulada. Este defecto estropea la apariencia, se caracteriza por una mala permeabilidad, una resistencia a la tracción reducida a lo largo de las fibras y fragilidad. En el abedul, el duramen falso se agrieta fácilmente.
capa de agua- se presenta en forma de manchas húmedas y oscuras de diversas formas y tamaños, provoca grietas, reduce la resistencia al impacto y se acompaña de podredumbre.
Manchas químicas en la mayoría de los casos es consecuencia de la oxidación de los taninos contenidos en la madera. Estos incluyen: abolladuras, rayas de bronceado, color amarillento, que no afectan las propiedades físicas y mecánicas de la madera, pero con coloración intensa empeoran la apariencia de los materiales.
Lesiones fúngicas en la madera surgen del desarrollo de hongos en ella, que se dividen en que tiñen y destruyen la madera.
Los hongos se desarrollan en la madera a cierta humedad (óptima - 40-60%) y temperatura (óptima - 20-30 ° C).
podredumbre del núcleo - zonas de coloración anormal del núcleo que, según el color y el tipo de destrucción, se dividen en podredumbre tamiz abigarrada, pudrición marrón fisurada y pudrición fibrosa blanca del núcleo. Este defecto afecta significativamente las propiedades mecánicas del material. Dependiendo del grado de deterioro de la madera, su calidad se reduce hasta el punto de ser completamente inadecuada.
Moho representa manchas individuales o una capa continua de color verde, azul, negro u otro color. No afecta las propiedades mecánicas de la madera, pero empeora su aspecto.
. Browning
podredumbre de la albura,Podredumbre externa podrida
,agujero de gusano Dependiendo de la profundidad de penetración, puede ser superficial (no afecta las propiedades mecánicas), superficial y profunda (viola la integridad de la madera y reduce las propiedades mecánicas). Los agujeros de gusano facilitan la penetración de hongos y el desarrollo de podredumbre.
4. Humedad de la madera, su influencia en la resistencia y deformabilidad. Hay dos tipos de humedad contenida en la madera: ligada (higroscópica) y libre (capilar). La humedad unida se encuentra en el espesor de las membranas celulares y la humedad libre se encuentra en las cavidades celulares y los espacios intercelulares. Además de la humedad libre y ligada, se hace una distinción entre la humedad incluida en composición química Sustancias que forman la madera (humedad unida químicamente). Esta humedad sólo es importante durante el procesamiento químico de la madera. La cantidad máxima de humedad unida se llama límite higroscopicidad o límite de saturación de la pared celular y es del 30%. El contenido de humedad higroscópica estable de la madera, correspondiente a una determinada combinación de temperatura y humedad del aire, se denomina humedad de equilibrio madera Un cambio en el contenido de humedad de la madera desde el límite higroscópico y superior sólo puede ocurrir cuando la humedad libre llena las cavidades celulares. Cuando el contenido de humedad de la madera cambia del 0% al límite de saturación de la pared celular, el volumen de la madera aumenta (se hincha) y una disminución del contenido de humedad dentro de estos límites reduce su tamaño (contracción). Cuanto más densa es la madera, mayor se hincha y encoge. En consecuencia, el hinchamiento y la contracción son diferentes en la madera tardía y más densa y en la madera temprana.
Se ha establecido que la contracción lineal a lo largo de las fibras en las direcciones radial y tangencial difiere significativamente. La contracción a lo largo de las fibras de madera suele ser tan pequeña que se desprecia; la contracción en la dirección radial oscila entre el 2...8,5% y en la dirección tangencial entre el 2,2...14%. La consecuencia de este secado desigual es la deformación de las tablas durante el secado (Fig.). Cuando la humedad aumenta por encima del punto de saturación de las paredes celulares, cuando la humedad ocupa tiras de células de madera, no se produce más hinchazón. El proceso de secado de la madera consiste en la evaporación de la humedad de la superficie y su movimiento desde las capas interiores, más húmedas, hacia las exteriores. La evaporación de la humedad de la superficie de la madera ocurre más rápido que el movimiento de la humedad desde el interior hacia la periferia, lo que provoca una distribución desigual de la humedad; en madera fina este desnivel suele ser pequeño y disminuye rápidamente; En elementos gruesos, la humedad se nivela lentamente y la desigualdad de su distribución al inicio del secado puede ser significativa. Cuanto mayor sea la densidad de la madera, más lenta será la velocidad de secado. La conductividad hidráulica en dirección radial es ligeramente mayor que en dirección tangencial, lo que se explica por la influencia de los rayos centrales. Se ha establecido que en las especies de coníferas existe una ligera diferencia entre la contracción radial y tangencial de la madera en la zona tardía de las capas anuales, y la contracción tangencial de la zona temprana es 2-3 veces mayor que la radial. La madera recién cortada contiene entre un 80 y un 100% de humedad, y el contenido de humedad de la albura de las coníferas es 2-3 veces mayor que el contenido de humedad del núcleo. El contenido de humedad de la madera flotante alcanza el 200%. El contenido de humedad final de la madera debe corresponder a su contenido de humedad de equilibrio en condiciones de funcionamiento.
////La estructura de la madera, su influencia en la resistencia y deformabilidad del material. Las estructuras de madera se fabrican principalmente de madera blanda (pino, abeto, alerce). En la sección transversal del tronco de un árbol se distinguen las siguientes partes de la figura: debajo de la corteza hay una fina capa de cambium, que deposita la madera y trabaja con intensidad variable, ya que su actividad también depende de las condiciones externas. En un árbol en crecimiento, el cambium determina el crecimiento de la madera y la corteza. En el centro de la sección del tronco hay un núcleo que tiene la forma de una pequeña mancha redonda con un diámetro de 2 a 5 mm. Toda la madera principal, ubicada entre una delgada capa de cambium y el núcleo, consta de dos partes, ligeramente diferentes entre sí en tonos de color: la zona interior, más oscura, se llama núcleo y la más clara, albura. Una sección transversal del tronco muestra capas concéntricas que rodean el núcleo. La madera consta de dos tipos de células: prosenquimales y parenquimatosas. Las células del parénquima tienen aproximadamente el mismo tamaño en las tres direcciones axiales. Las células prosenquimales incluyen traqueidas, células huecas, de longitud muy alargada con extremos puntiagudos. Los principales elementos de la madera de coníferas son las traqueidas, que ocupan más del 90% del volumen total de la madera. Las células del parénquima de la madera de coníferas forman parte de los rayos medulares. En un árbol en crecimiento, los nutrientes y el agua se mueven horizontalmente a lo largo de los rayos de la médula durante la temporada de crecimiento, y durante el período de inactividad, los nutrientes de reserva se almacenan en ellos. Las traqueidas de coníferas realizan no solo sus funciones conductoras inherentes, sino también mecánicas. Las traqueidas de la primera parte de la capa anual tienen paredes delgadas y grandes cavidades internas, mientras que las traqueidas de la última parte de la capa anual tienen paredes más gruesas y cavidades pequeñas. Sobre la base de investigaciones modernas, se ha establecido que las paredes de las células traqueidas son una membrana en capas. En la pared de cada traqueida normal se distinguen: una fina capa primaria P, una capa secundaria mucho más gruesa S, formada por una capa exterior Sb, una capa intermedia S2 y una capa interior S3. Cada capa de la traqueida consta de microfibrillas, cuya base es la celulosa cristalina, incrustada con una matriz de polímeros amorfos o parastalinos que estabilizan la estructura de las microfibrillas. La lignina juega un papel especial en la composición de la pared celular. Mientras que la alta resistencia a la tracción la proporcionan principalmente las microfibrillas de celulosa, la lignina proporciona a la cubierta resistencia a la compresión. En la madera de coníferas, las células del parénquima están formadas principalmente por numerosos radios medulares (ver Fig. 1.3.). Son estrechas, en su mayoría de una sola hilera, pero entre ellas también hay vigas de varias hileras con una hilera horizontal de resina en el medio. En pino, abeto y alerce, además de las células del parénquima, los rayos contienen traqueidas.
5.6.Trabajos en madera diferentes tipos influencias de la fuerza.Extensión. La resistencia a la tracción a lo largo de las fibras en muestras limpias estándar es alta: para pino y abeto tiene un promedio de 1000 kgf/cm2. La presencia de nudos y capas transversales de empalme reduce significativamente la resistencia a la tracción. Especialmente peligrosos son los nudos en los bordes con salida al borde. Los experimentos muestran que cuando el tamaño de los nudos es 1/4 del lado de un elemento, la resistencia a la tracción es sólo 0,27 de la resistencia a la tracción de las muestras estándar. Cuando los elementos de madera se debilitan por agujeros y mortajas, su resistencia disminuye más de lo que es. obtenido al calcular por área neta. Aquí es donde la concentración de tensiones en los puntos débiles tiene un efecto negativo. Compresión. Las pruebas de compresión de muestras estándar a lo largo de las fibras dan valores de resistencia a la tracción de 2 a 2,5 veces menores que la resistencia a la tracción. Para el pino, la resistencia a la compresión es en promedio de 400 kgf/cm2. La influencia de los defectos (nudos) es menor que durante la tensión. Cuando el tamaño de los nudos sea 1/3 del lado del elemento comprimido, la resistencia a la compresión será 0,6-0,7 de la resistencia de un elemento de las mismas dimensiones, pero sin nudos. Por tanto, el funcionamiento de elementos comprimidos en estructuras es más fiable que los de tracción. Esto explica el uso generalizado de estructuras de metal y madera con elementos de tracción principales de acero y elementos de madera comprimidos y doblados por compresión. El diagrama de compresión mostrado (Fig. 1.1.) en 0,5 es más curvilíneo que en tensión. Para valores más pequeños de su curvilinealidad es pequeña y puede aceptarse como rectilínea hasta un límite condicional de proporcionalidad igual a 0,5. Doblar. En flexión transversal, el valor de resistencia última es intermedio entre la resistencia a la compresión y la tracción. Para muestras estándar de pino y abeto, la resistencia a la flexión es de 750 kgf/cm2 en promedio. Dado que durante la flexión hay una zona estirada, la influencia de nudos y capas transversales es significativa. Cuando el tamaño de los nudos es 1/3 del lado del elemento, la resistencia a la tracción es 0,5 de la resistencia de las muestras sin nudos. En barras y especialmente en troncos esta relación es mayor y alcanza 0,6-0,8. La influencia de los defectos en los troncos durante el doblado es generalmente menor que en la madera aserrada, ya que en los troncos no hay salida al borde de las fibras cortadas durante el aserrado y se separan en la capa transversal de empalme cuando el elemento está doblado. la sección transversal del elemento doblado cuando se acerca a la resistencia a la tracción es de carácter curvilíneo. En este caso, la tensión de compresión real del borde es menor y la tensión de tracción es mayor que la calculada por la fórmula = M/W. El límite de resistencia a la flexión depende de la forma de la sección transversal y su altura. Esto se tiene en cuenta en el cálculo introduciendo coeficientes apropiados a las resistencias calculadas. Arrugado. Hay aplastamiento a lo largo de las fibras, a través de las fibras y en ángulo con respecto a ellas. La resistencia al aplastamiento de la madera a lo largo de la fibra difiere poco de la resistencia a la compresión a lo largo de la fibra, y las normas actuales no distinguen entre ellas. La madera tiene poca resistencia al aplastamiento a lo largo de la fibra. La trituración en ángulo ocupa una posición intermedia. El colapso de las fibras se caracteriza, de acuerdo con la forma tubular de las fibras, por deformaciones importantes del elemento aplastado. Después del aplanamiento y destrucción de las paredes celulares, la madera se compacta, las deformaciones disminuyen y aumenta la resistencia de la muestra triturada. Astillas y rajaduras. El desconchado es la destrucción resultante del desplazamiento de una parte del material con respecto a otra. Se distingue entre astillado longitudinal y transversal. Debido a la muy débil resistencia de la madera al desconchado, este tipo de deformación determina a menudo las dimensiones de los elementos o de las juntas.
7.8.Medidas constructivas y químicas para combatir los riesgos de putrefacción y de incendio. El uso de madera con un contenido de humedad superior al 30% para la fabricación de estructuras de madera, la humectación de las estructuras durante el funcionamiento, la violación del régimen de secado en la habitación y otras razones provocan la pudrición de la madera y una fuerte reducción de la vida útil de estructuras de madera.
Bajo podrido La madera comprende el proceso de la vida. hongos, destructivo celulosa- la parte más fuerte de la madera. El proceso de desarrollo de hongos ocurre con un contenido de humedad promedio de la madera de más del 20% en condiciones de alta humedad del aire en ausencia de ventilación y una temperatura ambiente de 0 a 45°C.
Signos característicos del daño de la madera por hongos en estructuras:
la aparición de micelio en la superficie de la madera: racimos blancos y esponjosos de hilos de hongos (hifas), así como la presencia de un olor característico a hongos en la habitación;
cambio en el color de la madera: al comienzo del proceso - a rojizo, luego marrón o marrón oscuro;
La presencia en la madera de profundas grietas longitudinales y transversales, a lo largo de las cuales se rompe en pedazos prismáticos separados: podredumbre destructiva (la madera parece carbonizada, se arranca fácilmente y se pulveriza con los dedos. Las principales medidas de prevención constructiva). contra la pudrición de las estructuras de madera son protegerlas de la humectación repetida constante o sistemática, creación de un modo de funcionamiento de secado.
Medidas constructivas (preventivas) básicas contra la pudrición:
uso de madera seca con contenido de humedad W=12 % para la producción de estructuras de madera laminada y W.< 20% - para estructuras no encoladas;
protección de estructuras de la humedad durante el transporte y la instalación;
Colocar estructuras de madera completamente dentro de una habitación con calefacción o completamente dentro de un ático sin calefacción, detrás de un techo suspendido aislado.
Ventilación de suelos de madera aislados.
disposición de unidades de soporte de marcos, arcos de modo que la parte inferior del elemento de madera esté a 300...500 mm por encima del nivel del piso terminado
- garantizar el libre acceso a los componentes de soporte de las estructuras para inspección y ventilación;
instalación de impermeabilización en lugares de contacto de madera con mampostería, hormigón, metal;
En los casos en que es imposible garantizar una protección confiable de las estructuras de madera contra la putrefacción únicamente con medidas de diseño, las estructuras se tratan con productos químicos especiales: antisépticos- sustancias que tienen un efecto tóxico sobre los destructores biológicos de la madera. Requisitos para antisépticos:
ser tóxico para los hongos e insectos que destruyen la madera y seguro para los humanos y los animales domésticos;
no afectan la resistencia mecánica de la madera y no contribuyen a la corrosión de las piezas de conexión metálicas;
Penetran fácilmente en la madera y no se eliminan por lavado, tienen una composición química constante, no tienen un olor acre, son baratos y accesibles, es decir, económicamente beneficiosos para su uso.
Antisépticos utilizados en la construcción. Agua soluble(inorgánico o mineral); aceitoso(orgánico); conjunto; comcomplejo(que tiene propiedades antisépticas y retardantes de fuego).
Los antisépticos solubles en agua más comunes.(compuesto, %): silicofluoruro de amonio,
fluoruro de sodio. Actualmente, por regla general, se utilizan composiciones complejas que tienen un efecto protector antiséptico y antipirético sobre la madera.
Límite de resistencia al fuego estructuras de construcción: este es el tiempo (en minutos) de aparición de uno o varios, normalizados para una estructura determinada, signos de estados límite: pérdida de capacidad de carga (R); pérdida intactaness (E); pérdida de capacidad de aislamiento térmico.
Las medidas de diseño específicas para la protección contra riesgos de incendio dependen del propósito funcional de los edificios y estructuras y están establecidas por las normas de diseño pertinentes. Para edificios industriales y de almacén de un piso, las siguientes medidas de protección estructural son las más comunes: mantener cortafuegos entre edificios; instalación de cortafuegos de al menos 6...12 m de longitud en edificios largos; dividir los edificios en compartimentos (cada 50 m) con paredes cortafuegos hechas de materiales ignífugos de 600 mm de altura (desde la superficie del techo); diseño de un BDK macizo de sección rectangular; protección (revestimiento) de la sección transversal de elementos de madera con materiales laminados de amianto, revestimiento con soluciones laminadas; el uso de materiales y techos aislantes térmicos ignífugos, la división en compartimentos que no se comunican entre sí, paneles de techos y paredes que tienen huecos.
Si es imposible garantizar la seguridad contra incendios requerida de los edificios mediante medidas estructurales, se utilizan medidas de protección química, que incluyen el tratamiento de elementos de madera con compuestos retardantes de fuego. retardantes de llama.
Retardantes de fuego- sustancias que al calentarse se funden y cubren la superficie de la madera con una película ignífuga que impide que el aire llegue a la madera, o se descomponen con la liberación de grandes cantidades de gases no combustibles que alejan el aire de la madera. La composición de los retardadores de fuego incluye fosfato y sulfato de amonio, bórax, ácido bórico y otros productos químicos.
Los retardantes de fuego más utilizados para la impregnación de elementos de madera. droga MB-1
Para el tratamiento superficial de estructuras de madera se pueden utilizar compuestos fosfatados y revestimientos intumescentes del tipo VP-9.
La impregnación con retardadores de fuego reduce las propiedades resistentes de la madera en una media del 10%. Las piezas metálicas de conexión (placas, pernos) reducen la resistencia al fuego de las estructuras de madera y también deben protegerse con retardadores de fuego.
Conferencia número 1
Propiedades de la madera como material estructural.
Tipos y propiedades de los contrachapados de construcción.
Protección de estructuras de madera contra la putrefacción y el fuego.
Nuestro país es el primero del mundo en términos de superficie forestal, que ocupa casi la mitad del territorio de Rusia: aproximadamente 12,3 millones de km2. La mayor parte de los bosques de Rusia, aproximadamente 3/4, se encuentran en las regiones de Siberia, el Lejano Oriente y las regiones del norte de la parte europea del país. Las especies predominantes son las coníferas: el 37% de los bosques son alerces, el 19% son pinos, el 20% son abetos y abetos y el 8% son cedros. Los árboles de hoja caduca ocupan aproximadamente ¼ de nuestra superficie forestal. La especie más común es el abedul, que ocupa aproximadamente 1/6 de la superficie forestal total.
Las reservas de madera en nuestros bosques ascienden a unos 80 mil millones de m3. Anualmente se cosechan unos 280 millones de m3. Madera industrial, es decir, apta para la fabricación de estructuras y productos. Sin embargo, esta cantidad no agota el crecimiento natural anual de la madera en zonas remotas de Siberia y el Lejano Oriente.
La madera recolectada en forma de secciones de troncos de longitud estándar se entrega por carretera, ferrocarril, transporte acuático o en balsas a lo largo de ríos y lagos a las empresas procesadoras de madera. Allí se fabrican materiales aserrados, madera contrachapada, tableros de madera, estructuras y piezas de construcción. Durante la tala y el procesamiento de la madera se genera una gran cantidad de residuos, cuyo aprovechamiento eficaz es de gran importancia económica nacional. La producción de tableros aislantes de fibra y de partículas a partir de residuos de madera, muy utilizados en la construcción, permite ahorrar una gran cantidad de madera industrial.
La madera de coníferas se utiliza para la fabricación de elementos básicos de estructuras de madera y piezas de construcción. Los troncos altos y rectos de coníferas con una pequeña cantidad de nudos permiten obtener madera recta con un número limitado de defectos. La madera de coníferas contiene resinas, lo que la hace más resistente a la humedad y a la descomposición que la madera de hoja caduca.
La mayoría de las especies de madera dura son menos rectas, tienen más nudos y son más susceptibles a pudrirse que la madera blanda. Casi nunca se utiliza para la fabricación de elementos básicos de estructuras de construcción de madera.
La madera de roble destaca entre las maderas duras por su mayor solidez y resistencia a la descomposición. Sin embargo, debido a su escasez y elevado coste, se utiliza únicamente para piezas de conexión pequeñas.
La madera de abedul también pertenece a especies de hoja caduca dura. Se utiliza principalmente para la producción de madera contrachapada para la construcción. Necesita protección contra la descomposición.
Estructura de madera
Como resultado de su origen vegetal, la madera tiene una estructura fibrosa en capas tubulares. La mayor parte de la madera se compone de fibras de madera ubicadas a lo largo del tronco. Consisten en cáscaras huecas alargadas de células muertas (traqueidas, de unos 3 mm de largo) de sustancias orgánicas (celulosa y legnina).
Las fibras de la madera están dispuestas en capas concéntricas alrededor del eje del tronco, las cuales se denominan capas anuales, porque cada capa crece a lo largo del año. Son claramente visibles en forma de una serie de anillos en las secciones transversales del tronco, especialmente en las coníferas. Por su número puedes determinar la edad del árbol.
Cada capa anual consta de dos partes. La capa interior (más ancha y ligera) está formada por madera blanda y temprana, que se forma en primavera, cuando el árbol crece rápidamente. Las células de la madera temprana tienen paredes más delgadas y cavidades más anchas. Las células de Latewood tienen paredes más gruesas y cavidades estrechas. La resistencia y densidad de la madera depende del contenido relativo de madera tardía que contiene.
La parte media de los troncos de madera blanda es de color más oscuro, contiene más resina y se llama duramen. Luego viene la albura y finalmente la corteza.
Además, la madera contiene rayos centrales horizontales, un núcleo blando, conductos de resina y nudos.
Surtido, defectos y calidad de la madera.
La madera obtenida durante la construcción se divide en redondo Y aserrado.
Madera en rollo, también llamados troncos, son partes de troncos de árboles con extremos suavemente aserrados. Los troncos tienen una forma troncocónica natural. Reducir su grosor a lo largo se llama correr. En promedio, el escurrimiento es de 0,8 cm por 1 m de longitud (para alerce, 1 cm por 1 m de longitud) del tronco. Los troncos medianos tienen un espesor de 14 a 24 cm; los troncos grandes miden hasta 26 cm. Para estructuras de construcción temporales se utilizan troncos con un espesor de 13 cm o menos.
Tablas de madera obtenido como resultado del aserrado longitudinal de troncos en marcos de aserradero o sierras circulares. Tienen una sección transversal rectangular o cuadrada. Los lados más anchos de la madera se llaman facetas y los lados más estrechos se llaman bordes. La madera tiene una longitud estándar de 1 a 6,5 m con una gradación cada 0,25 m. El ancho de la madera varía de 75 a 275 mm, el espesor, de 16 a 250 mm.
La calidad de la madera está determinada principalmente por el grado de homogeneidad de la estructura de la madera, del que depende su resistencia. El grado de homogeneidad de la madera está determinado por el tamaño y el número de áreas donde se altera la homogeneidad de su estructura y se reduce la resistencia. Estas áreas se llaman vicios.
Los principales defectos inaceptables de la madera son: podredumbre, agujeros de gusano y grietas en las zonas de desconchado de las juntas.
Los defectos más comunes e inevitables de la madera son los nudos, restos demasiado grandes de antiguas ramas de árboles. Los nudos son aceptables con defectos limitados.
La inclinación de las fibras (oblicua) con respecto al eje del elemento también es aceptable con la limitación de un defecto. Se forma como resultado de la disposición helicoidal natural de las fibras en el tronco, así como al aserrar troncos como resultado de su recorrido.
Las grietas que se producen cuando la madera se seca también se encuentran entre los defectos limitadamente aceptables.
Los defectos también incluyen un núcleo blando, nudos que caen y otras violaciones menos comunes de la uniformidad de la estructura de la madera.
La calidad de la madera está determinada por el grado (seleccionado, I, II, III, IV), establecido en función del tipo, tamaño, ubicación y número de defectos. La madera para elementos portantes de estructuras de madera debe cumplir los requisitos de los grados I, II y III.
MaderaIvariedades Se utiliza en los elementos de tracción tensionados más críticos. Se trata de varillas y tableros estirados individuales de zonas estiradas de vigas laminadas con una altura de sección superior a 50 cm.
Capa transversal ≤ 7%.
d ≤ 1/4 b .
MaderaIIvariedades Se utiliza en elementos de compresión y flexión. Se trata de varillas comprimidas individuales, tableros de las zonas extremas de vigas encoladas con una altura inferior a 50 cm; tableros de la zona extrema comprimida y zona estirada ubicados sobre tableros de 1er grado en vigas laminadas con una altura de más de 50 cm, tableros de las zonas extremas de trabajo con varillas encoladas comprimidas, dobladas y comprimidas-curvas.
Capa transversal ≤10%.
Diámetro total de nudos en una longitud de 20 cm. d ≤ 1/3 b .
MaderaIIIvariedades Se utiliza en elementos comprimidos, de flexión y de flexión comprimidos laminados de nivel medio menos estresados, así como en elementos ligeramente críticos de cubiertas y revestimientos.
Capa transversal ≤12%.
Diámetro total de nudos en una longitud de 20 cm. d ≤ 1/2 b .
Propiedades de la madera
Propiedades físicas
Densidad. La madera pertenece a la clase de materiales estructurales ligeros. Su densidad depende del volumen relativo de los poros y de su contenido de humedad. La densidad estándar de la madera debe determinarse con un contenido de humedad del 12%. La madera recién cortada tiene una densidad de 850 kg/m3. La densidad calculada de la madera de coníferas en estructuras en habitaciones con una humedad del aire estándar del 12% se considera igual a 500 kg/m3, en habitaciones con una humedad del aire superior al 75% y al aire libre, 600 kg/m3.
Expansión de temperatura. La expansión lineal al calentarse, caracterizada por el coeficiente de expansión lineal, en la madera varía a lo largo y en ángulo con las fibras. Coeficiente de expansión lineal α a lo largo de las fibras es (3 ÷ 5) ∙ 10-6, lo que permite la construcción de construcciones de madera sin juntas de dilatación. En el caso de las fibras de madera, este coeficiente es de 7 a 10 veces menor.
Conductividad térmica Debido a su estructura tubular, el espesor de la madera es muy pequeño, especialmente a lo largo de la fibra. Coeficiente de conductividad térmica de la madera seca a lo largo de la fibra. λ ≈ 0,14 W/m∙ºС. Una viga de 15 cm de espesor equivale en conductividad térmica a una pared de ladrillos de 2,5 ladrillos de espesor (51 cm) voluntad, así como al aserrar troncos como resultado de su fuga.
aletas, sierras. .- termina. que las agujas de pino.
Capacidad calorífica la madera es significativa, el coeficiente de capacidad calorífica de la madera seca es C = 1,6 KJ/kg∙ºС.
Otra propiedad valiosa de la madera es su resistencia a muchos ambientes químicos y biológicos agresivos. Es un material químicamente más resistente que el metal y el hormigón armado. A temperaturas normales, los ácidos fluorhídrico, fosfórico y clorhídrico (baja concentración) no destruyen la madera. La mayoría de los ácidos orgánicos no debilitan la madera a temperaturas normales, por lo que a menudo se utilizan para estructuras en ambientes químicamente agresivos.
Propiedades mecánicas de la madera.
Fortaleza. La madera es un material de resistencia media, sin embargo, su resistencia relativa, teniendo en cuenta su baja densidad, permite compararla con el acero.
La madera es un material anisotrópico, por lo que su resistencia depende de la dirección de las fuerzas aplicadas a las fibras. Cuando se aplican fuerzas a lo largo de las fibras, las membranas celulares funcionan en las condiciones más favorables y la madera muestra la mayor resistencia.
La resistencia media a la tracción de la madera de pino sin defectos a lo largo de la fibra es:
Tracción – 100 MPa.
Al doblar – 80 MPa.
Bajo compresión – 44 MPa.
Cuando se estira, se comprime y se corta a través de las fibras, este valor no supera los 6,5 MPa. La presencia de defectos reduce significativamente (en ~30%) la resistencia de la madera a la compresión y flexión, y especialmente (en ~70%) a la tensión. La duración de la carga afecta significativamente la resistencia de la madera. Bajo carga ilimitada a largo plazo, su fuerza se caracteriza por un límite de resistencia a largo plazo, que es solo el 0,5 del límite de fuerza bajo carga estándar. La madera presenta la mayor resistencia, 1,5 veces mayor que la resistencia a corto plazo, bajo cargas de impacto y explosivas más breves. Las cargas vibratorias, que provocan signos alternos de tensión, reducen su resistencia.
Dureza de la madera(su grado de deformabilidad bajo carga) depende significativamente de la dirección de acción de las cargas en relación con las fibras, su duración y el contenido de humedad de la madera. La rigidez está determinada por el módulo elástico E.
Para coníferas a lo largo de las fibras E = 15000 MPa.
En SNiP II-25-80, el módulo de elasticidad para cualquier tipo de madera es Eo = 10.000 MPa. E90 = 400 MPa.
A alta humedad, temperatura, así como bajo la acción combinada de cargas permanentes y temporales, el valor de E se reduce en los coeficientes de condición de funcionamiento mв, mт, mд< 1.
Efecto de la humedad. Un cambio de humedad del 0% al 30% provoca una disminución de la resistencia de la madera en un 30% del máximo. Otros cambios de humedad no provocan una disminución de la resistencia de la madera.
Los cambios transversales de humedad (contracción e hinchazón) provocan deformaciones en la madera. La mayor contracción se produce a lo largo de las fibras, perpendicularmente a las capas anuales. Las deformaciones por contracción se desarrollan de manera desigual desde la superficie hacia el centro. Durante el secado, no solo aparecen deformaciones, sino también grietas por contracción.
Para comparar la resistencia y rigidez de la madera, el contenido de humedad estándar se establece en 12%.
B12=BN,
donde α es el factor de corrección, para compresión y flexión α = 0,04.
Efecto de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia a la tracción y el módulo de elasticidad disminuyen y aumenta la fragilidad de la madera. La resistencia a la tracción de la madera Gt a una temperatura t entre 10 y 30 °C se puede determinar basándose en su resistencia inicial - G20 a una temperatura de 20 °C, teniendo en cuenta el factor de corrección β = 3,5 MPa.
Gt = G20 – β(t-20).
Contrachapado de construcción
El contrachapado de construcción es un material de madera en láminas fabricado en fábrica. Por regla general, consta de un número impar de capas delgadas: carillas. Las fibras de las carillas adyacentes se encuentran en direcciones mutuamente perpendiculares.
SNiP II-25-80 para el diseño de estructuras de madera recomienda los siguientes tipos de madera contrachapada impermeable para la construcción:
1. Contrachapado marca FSF pegado con adhesivos de fenol-formaldehído. Este contrachapado se produce:
Hecho de madera de abedul (5 y 7 capas, de 5 a 8 mm de espesor o más).
De madera de alerce (7 capas, 8 mm de espesor o más).
Las láminas de madera contrachapada con un espesor superior a 15 mm se denominan tableros de madera contrachapada. La resistencia al corte de la madera contrachapada en un plano perpendicular a la hoja es aproximadamente 3 veces mayor que la resistencia de la madera cuando se corta a lo largo de la fibra, lo cual es su importante ventaja.
El módulo de elasticidad de la madera contrachapada de abedul a lo largo de la fibra es del 90% y, a lo largo de ella, es el 60% del módulo de elasticidad de la madera a lo largo de la fibra. Los módulos elásticos del contrachapado de alerce son el 70% y el 50% del Eo de la madera, respectivamente.
1. Contrachapado banelizado (FBS) Se diferencia del contrachapado de la marca FSF en que sus capas exteriores están impregnadas de resinas impermeables y solubles en alcohol. Tiene un espesor de 7 a 18 m. Su resistencia a lo largo de la fibra es 2,5 veces mayor y a lo ancho es 2 veces mayor que la resistencia de la madera de coníferas a lo largo de la fibra. Utilizado en condiciones de humedad particularmente desfavorables.
Pudrición y protección de estructuras de madera contra la pudrición.
Podrido- Se trata de la destrucción de la madera por los organismos vegetales más simples: los hongos destructores de la madera. Algunos hongos infectan árboles del bosque que aún crecen y se secan. Los hongos de almacén destruyen la madera durante el almacenamiento en almacenes. Los hongos domésticos (merilius, poria, etc.) destruyen la madera de las estructuras de los edificios durante el funcionamiento.
Los hongos se desarrollan a partir de células llamadas esporas, que se transportan fácilmente mediante el movimiento del aire. Al crecer, las esporas forman un cuerpo fructífero y un micelio del hongo, una fuente de nuevas esporas.
protección contra la putrefacción
1. Esterilización de la madera en el proceso de secado a alta temperatura. Calentamiento de la madera a t > 80°C, lo que provoca la muerte de las esporas, micelios y cuerpos fructíferos de los hongos.
2. Protección constructiva asume un modo de funcionamiento cuando el contenido de humedad de la madera es W<20% (наименьшая влажность при которой могут расти грибы).
2.1. Proteger la madera de la humedad atmosférica.– impermeabilización de revestimientos, pendiente requerida del techo.
2.2. Protección contra la humedad por condensación.– barrera de vapor, ventilación de estructuras (respiraderos de secado).
2.3. Protección contra la humedad por capilaridad (del suelo)– dispositivo de impermeabilización. Las estructuras de madera deben descansar sobre una base (con aislamiento de betún o tela asfáltica) por encima del nivel del suelo o del suelo al menos 15 cm.
3. Protección química contra la putrefacción. necesario cuando la humedad de la madera es inevitable. La protección química consiste en la impregnación con sustancias venenosas para los hongos. antisépticos.
Antisépticos solubles en agua(fluoruro de sodio, fluoruro de sodio) son sustancias incoloras e inodoros que son inofensivas para los humanos. Usado en interiores.
antisépticos aceitosos– Se trata de aceites minerales (aceite de hulla, aceite de antrosceno, aceite de esquisto, creosota de madera, etc.). No se disuelven en agua, pero son perjudiciales para los humanos, por lo que se utilizan para estructuras al aire libre, en el suelo y sobre el agua.
La impregnación se realiza en autoclaves a alta presión (hasta 14 MPa).
Protección contra los escarabajos trituradores– calentamiento a t>80oC o fumigación con gases tóxicos como el hexaclorano.
Combustión y protección de estructuras de madera frente al fuego.
Se caracteriza por un límite de resistencia al fuego (unos 40 minutos para una viga de 17 x 17 cm, cargada con una tensión de 10 MPa).
Proteccion
1. constructivo. Eliminación de condiciones favorables para los incendios.
2. químico(impregnación o pintura ignífuga). Impregnado con sustancias llamadas retardantes de llama(por ejemplo, sal de amonio, ácido fosfórico y sulfúrico). La impregnación se realiza en autoclaves simultáneamente con el tratamiento antiséptico. Cuando se calientan, los retardantes de fuego se derriten y forman una película retardante de fuego. La pintura protectora se realiza con composiciones a base de vidrio líquido, superflúor, etc.