Дървесината е традиционен природен строителен материал, прилаган от дълбока древност. В живо дърво се различават корен, стъбло и корона. Промишленото значение на дървесината се дължи на стъблото, което съставя от 70 % до 90 % от обема на дървото.
Дървесината се използва във всички области на строителството. Това е строителен материал, който намира място в изграждането на временни сгради, павилиони, хангари, навеси, покривни конструкции, промишлени постройки за помещаване на сухи технологии, открити трайни съоръжения, инвентарни кофражи, скели, минни подпори, траверси, ландшавни и паркови съоръжения, външни и вътрешни облицовки на сгради и подови настилки.
Ефективно се използват и дървесните отпадъци, като стърготини, стружки и влакна, които чрез използването на лепила служат за произвеждане на пресовани плочи.
От дървесината се произвеждат етилов и метилов алкохол, хартия, картон, органични киселини, брикети от стърготини и други продукти.
» Просто, лесно и бързо добиване и транспортиране.
» Просто, бързо и лесно ръчно или машинно изработване на изделия и конструкции.
» Малка обемна маса и като резултат много леки конструкции.
» Изпълнение, независещо от сезона.
» Реализиране на прости, здрави и сигурни съединения.
» Пълно удовлетворяване на изискванията за сглобяемо строителство.
» Нисък коефициент на топлопроводност, добри топлоизолационни свойства.
» Практически нулев коефициент за линейно температурно разширение по влакната. Отпада необходимостта от температурни фуги в конструкции.
» Химическа устойчивост. Възможност за прилагане без защитна обработка в хумически слаби и средно агресивни среди.
» Добри акустични свойства.
» Достатъчна дълготрайност при спазване на техническите условия за изработване и експлоатация.
Националното строително законодателство (НСЗ) регламентира проектиране на носещи строителни конструкции от иглолистни (бор, ела) и широколистни (дъб, бук, ясен) дървесни породи.
Дървесината се влага в строителни конструкции във вид на естествени стволове или обработена (фасонирана). Също така в стандартизирани по размери изделия (дъски, талпи, греди, бичмета, летви), както и във вид на шперплат и плочи.
Дървесината се състои от тъкани, образувани от структурни клетки и от паренхимни клетки. Структурните клетки образуват скелета и осигуряват якостта на дървото. Паренхимните клетки провеждат сокове от корена към клоните за натрупване на хранителни вещества и образуват сърцевинни лъчи и смолни канали. Основни съставни части на дървесното вещество са целулоза (50-60 % от общата маса), хемицелулоза и лигнин.
Техническите свойства на природната дървесина се определят от строежа – макроструктура и микроструктура. Като цяло дървесината има сложен строеж, тясно свързан с физико-механичните свойства на материала.
Тя се разделя в две направления, които са Макроструктура и Микроструктура. Природната дървесина притежава ясно изразена влакнеста анизотропна структура.
Макроструктура – В напречен разрез на дървесно стъбло се различават беловина от млади клетки, ядро от измрели клетки и сърцевина от клетки с тънки стени. Кората предпазва дървото от механични повреди и съдържа вътрешен слой от лико, провеждащ хранителните вещества от короната надолу.
Дървесината нараства чрез концентрични годишни слоеве. Годишен слой (кръг) включва вътрешна светла част от есенно-летни клетки с тънки стени (ранна дървесина) и външна тъмна част (късна дървесина).
Микроструктура – Живите клетки на дървесината включват протоплазма, ядро, обвивка и клетъчен сок. Протоплазмата е зърнеста прозрачна разтеглива слуз (растителен белтък) от въглерод, водород, кислород, азот и сяра. Ядрото съдържа и фосфор. Клетъчната обвивка се състои основно от целулоза. Втвърдяването на клетките се дължи на образуване на линин в обвивката. Нееднородността в микроструктурата на природната дървесина обуславя разликата между надлъжно съсъхване и набъбване в порядък 10 – 20 пъти и разлика в коравината от 20 до 40 пъти.
За осигуряване на дървената конструкция с необходимата дълготрайност се вземат под внимание редица взаимно свързани фактори. Условията на околната среда се оценяват на етап проектиране за определяне на тяхната значимост за дълготрайността и за предвиждането на съответни мерки за защита на материалите.
Факторите, отчитани при осигуряване дълготрайността на дървените конструкции са:
Дървесината и материалите на целулозна основа трябва да имат достатъчна естествена дълготрайност според изискванията на стандарта EN 350-2 за съответната рискова категория. Също така могат да бъдат защитени чрез обработка, избрана по документ prEN 460.
Дълготрайността на строителните конструкции и изделията от дървесина за експлоатационни условия се осигурява чрез предварителна обработка. Тя включва изсушаване и импрегниране с антисептици (отрови за гъби). Има и високи изисквания към антисептиците и те са:
Водоразтворими антисептици се прилагат за повърхностно импрегниране на използваната на сухо дървесина.
Маслените антисептици, като креозот и каменовъглен катран са горими и отделят силна миризма. Прилагат се за обработка на дървесина, която е предвидено да бъде използвана на открито (траверси) или в почва/вода (стълбове, пилови) предварително затоплени до температура от 120 градуса.
Антисептичните пасти (битумни, силикатни) включват свързващо вещество, разредител и запълнител. Прилагат се за дървени строителни елементи, които ще се използват във влажна среда. Примерно, ако са в контакт с почва или са изложени на външните атмосферните влияния.
БОР – Светла или кафява дървесина (бял или черен бор). Тънки ясни годишни кръгове, праволинейни влакна. Високото съдържание на смола предпазва от гниене и завъждане на микроорганизми. При растежа долните клони на бора окапват, но чеповете зарастват напълно, което осигурява прав плътен ствол. Лесна механична обработка. Широко се прилага в строителството (талпи, греди, траверси, всички дървени конструкции) и в мебелното производство.
ЕЛА – Светложълта дървесина с по-тъмни годишни кръгове и праволинейни влакна. Ядрото не е оцветено, лесно се разрушава при влага. По-ниска механичка якост в сравнение с боровата. Прилага се основно за скеле, настилки, опаковки.
СМЪРЧ / ЧАМ – Жълтеникава дървесина с ясни годишни кръгове. Няма ядро, лесно се обработва. Употребява се за покриви, производство на дюшеме и дограма.
ДЪБ – Прав ствол с плътна, твърда и жилава дървесина, ясно изразени годишни кръгове, широки пори и устойчивост при атмосферни въздействия. Ядрото е кафяво с развити сърцевидни лъчи. При продължителен престой във вода дървесината на дъба потъмнява. Дъбът се употребява за:
БУК – Твърда и тежка дървесина, белезникава с розов оттенък и дребни пори. Лесно се цепи, разрушава се от променлива влажност, но във водна среда се запазва добре. Бук се използва за:
ЯСЕН – Светло-кафяво ядро и тесни сърцевидни лъчи. Годишните кръгове се виждат при всички разрези. Дървесината от ясен е много здрава. Употребява се в производството на:
ЦВЯТ И СТРУКТУРА – По тези белези могат да бъдат определени качеството на материала и вида на дървото. Например, ядрото на бора и дъба е ярко оцветено, а при елата липсва оцветяване.
ВЛАЖНОСТ - В дървесината влагата се съдържа в свободно и в хридроскопично състояние. Съдържание на вода W > 35 % в прясно отсечено дърво. W = 15 – 20 % за въздушно изсъхнало дърво, W = 8 – 13 % за изсушено в помещение дърво. Влагата влияе върху плътността, обемната маса и механичната якост на материала. Качествата на строителната дървесина са стандартизирани за влажност W = 12 %. От значение е дали дървесината се оставя да изсъхне или се изсушава принудително. Неравномерното изсъхване или изсушаване на природния материал предизвиква изкорубване и напукване на строителните елементи. Разликата между изсушаване в радиална и в тангенциална посока. При неравномерно изсъхване на дървесината се развиват вътрешни напрежения. В началния период от изсъхването външната част, дървеният елемент се опъва напречно на влакната и развива външни пукнатини, защото вътрешната част е натисната. Обикновено впоследствие напрежението сменя своята посока и се образуват вътрешни пукнатини.
ХИДРОСКОПИЧНОСТ – Поглъщането на влага от въздуха резултира в промяна на размерите, формата и теглото на елементи направени от дървесина. За понижаване на хидроскопичността върху елементите от се нанася защитен слой от лакове и бои.
СЪСЪХВАНЕ И НАБЪБВАНЕ – При влажност W < 35 % настъпва намаляване на обема на дървесината. Този процес се нарича - съсъхване. При поемане на влага дървесината нараства в обем – набъбване. Изменението на обема от съсъхване и набъбване е от голямо значение за дървените конструкции. При съсъхване дъските се изкривяват с изпъкналата страна към сърцевината, а при набъбване се изкривяват към беловината. Дъски от подови настилки, ковани с ядрото нагоре, се запазват недеформирани по-дълго време, поради по-голямата и по-ниската изтриваемост на ядрото.
ПЛЪТНОСТТА - Характеризира съдържанието на дървесно вещество в единица обем и е косвен показател за якостта. Плътността и механичното съпротивление са в пряка зависимост от съдържанието на късна дървесина в годишните слоеве на дървото.
ОБЕМНА МАСА - Различава се обемна маса на мокра, прясно отсечена, въздушно, стайно и абсолютно съха дървесина. В строителството се прилага дървесина с влажност W < 15 %.
ТВЪРДОСТ – Твърдостта определя в голяма степен строителното приложение на даден дървен материал. Много твърди (габър, акация, круша) и твърди дървесни породи (дъб, бук, бряст, орех, ясен) се употребяват, когато не е необходима голяма обработка или когато материалът е изложен на изхабяване – дървени пилоти, дървени мостови настилки и пр. Меки породи (липа, топола, иглолистни) се употребяват, когато материалът се обработва и кове – дограма, кофраж, покривни конструкции.
РЕАКЦИЯ НА ОГЪН – Комплексният количествен показател „реакция на огън“ изразява поведението на изцяло органични или с органично съдържание строителни продукти при начална пряка огнева атака и резултантно термично разлагане до допринасяне за развитието на неконтролиран огън, какъвто е пожарът.
Частните свойства на продукти, отчитани при определяне реакцията им на огън са:
Тези свойства съществуват на начална фаза от развитието на вътрешен пожар. Това важи, когато е в нехерметичен строителен обем, в която фаза продукти органични или с органично съдържание могат да имат принос към развитието на пожар в строежа. Нормирани са 7 класа по реакция на огън, означени от A до F. Дървесина и панели на дървесна основа без огнезащитна обработка спадат към клас D.
Реакцията на огън се отчита и при нормиране на изискваните граници на огнеустойчивост за основните строителни конструкции.
МЕХАНИЧНО СЪПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ НОРМАЛНА ЕКСПЛОАТАЦИОННА ТЕМПЕРАТУРА.
Механичното съпротивление или якостта на дървесината зависи от възрастта, дебелината на годишните кръгове, количеството лигнин и съдържанието на влага. Якостта намалява от дънера към върха и от беловината към сърцевината. Върху механичната изотропност на дървесината се отразяват неблагоприятно дефектите в нормалния строеж. Механичното съпротивление на дървесината намалява с увеличаване на ъгъла между директрисата на действащо усилие и посоката на влакната.
Поради отчитане на нехомогенната структура и дефектите на естествения разтеж, които резултират в анизотропно механично поведение, изчислителните съпротивления на строителната дървесина са около 3 пъти по-малки от нормативните (голяма механична застраховка).
МЕХАНИЧНИ ПОКАЗАТЕЛИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНИ ТЕМПЕРАТУРИ.
Независимо от температурата, якостта на дървесината нараства с намаляване на влажността. При неконтролируемо нестационарно огнено въздействие механичните показатели се изменят немонотонно. Една от причините за понижаване якостта на дървесината при нарастване на температурата е частичната миграция на влага от фронта на овъгляване към повредената част от сечение.
Дърводобивът включва поваляне на живи дървета чрез сечене или рязане с моторни или ръчни триони, изрязване на клоните, обелване на кората на иглолистните стъбла, размерване, рязане на трупи, сортиране и транспортиране. Оптимални сезони за сеч са късната есен и зимата, когато съдържанието на сокове е минимално и дървесината е по-издръжлива.
ДРУГИ ПУБЛИКАЦИИ: