Дерево в строительстве: Древесина как строительный материал

Древесина как строительный материал

Древесина использовалась в качестве строительного материала в течение тысяч лет, уступая только камню с точки зрения его богатой и легендарной истории в мире строительства. Химические свойства древесины по своей сути сложны, но даже несмотря на эту проблему, люди успешно использовали уникальные характеристики древесины для создания, казалось бы, неограниченного множества структур и форм. Этот исключительно универсальный материал обычно используется для строительства домов, укрытий и лодок, но он также широко используется в индустрии мебели и домашнего декора.

Возможно, одним из самых больших преимуществ использования древесины в качестве строительного материала является то, что он является природным ресурсом, что делает его доступным и экономически целесообразным. Он необычайно прочен по отношению к его весу и обеспечивает хорошую изоляцию от холода. Древесина хорошо поддается механической обработке и может быть обработана ​​во все виды форм и размеров, чтобы соответствовать практически любой конструкции.

Древесина также является прекрасным примером экологически устойчивого продукта; она является биологически разлагаемым и возобновляемым, и имеет самый низкий углеродный след любого сопоставимого строительного материала. Кроме того, для получения древесины не требуется использование высокоэнергетических ископаемых видов топлива, в отличие от других обычных строительных материалов, таких как кирпич, сталь или пластик.

Дерево — это универсальное сырье и единственный возобновляемый строительный материал. Деревянные конструкции обычно характеризуются сочетанием различных компонентов, которые вместе обеспечивают максимально возможную несущую способность, тепловую, акустическую и влагоизоляцию, огнестойкость и длительный срок службы.

Увеличение доли древесины в строительстве может способствовать сокращению использования других строительных материалов, таких как бетон, сталь и кирпич. Эти строительные материалы поступают не из возобновляемого сырья, они требуют большой энергии для их производства и влекут за собой более высокие выбросы углекислого газа.

Долгосрочный план ЕС по конкурентоспособной экономике с низким уровнем выбросов углерода называется «дорожной картой 2050». Главной движущей силой этого перехода будет энергоэффективность. Низкоуглеродная экономика будет иметь гораздо большую потребность в возобновляемых источниках энергии, энергоэффективном производстве строительных материалов, энергоэффективных сооружениях и низкоэнергетических видах транспорта.

 

 

Какие бывают типы деревьев с точки зрения заготовки древесины?

Деревья делятся на экзогенные и эндогенные типы в зависимости от способа роста.

Экзогенные деревья растут снаружи. Горизонтальный срез такого дерева состоит из колец. Это годичные кольца, по ним определяют возраст дерева. Древесина, полученная из большинства экзогенных деревьев пригодна для многих инженерных целей и широко используются в строительстве. Экзогенные деревья подразделяются на хвойные и лиственные породы.

Хвойные породы, которые также называют вечнозелеными является источником мягкой древесины. Древесина этих деревьев светлого цвета, легкая по весу, с низкой плотностью и легко воспламеняющаяся. Примеры хвойных пород: сосна, пихта, секвойя, ель, кедр и т.д.

Деревья лиственных пород — поставщик твердой древесины. Этот типа деревьев имеет, как правило, листья большого размера, осенью они опадают и весной вырастают. Лиственные деревья наиболее пригодны для строительных целей. Древесина лиственных деревьев темного цвета, плотная, тяжелая и более устойчивая к возгоранию. Примеры: клен, красное дерево, дуб, тик, грецкий орех  и т.д.

Эндогенные деревья — это деревья, растущие внутри, они имеют волокнистую массу в центре. Древесина этих деревьев полезна в некоторых ограниченных инженерных целях. Примеры таких деревьев: бамбук, пальма, тростник и т.д.

 

Деревянные строительные элементы

Конструкционные элементы из дерева являются одними из старейших типов, используемых в строительстве. Основные преимущества деревянных строительных элементов конструкции — возможность использования местных материалов, небольшие габариты и транспортабельность. В современном строительстве есть два основных типа деревянных конструктивных элементов: построенные без клея, с частями из брусков и досок, имеющие гибкие соединения с колышками или гвоздями (например, металлические и деревянные трехгранные сегментированные фермы и составные балки) и клееные конструкционные элементы из клееной древесины, изготовленные на заводах.

Наиболее эффективными деревянными конструктивными элементами являются клееные, которые обладают рядом важных преимуществ. Они позволяют получить монолитные элементы практически любого размера и с любой формой поперечного сечения, которые имеют высокие несущую способность, прочность и огнеупорность. Еще одним преимуществом является то, что материал, состоящий из различных видов малогабаритных пиломатериалов, можно очень эффективно использовать. Структурные элементы из клееной древесины лучше всего использовать в качестве кровли и покрытий для производственных, сельскохозяйственных и общественных зданий (спортивные, выставочные), а также для некоторых промышленных зданий и сооружений (в том числе с химически агрессивной средой). Также они используются при строительстве шахтных сооружений, мостов, эстакад, зданий и сооружений на Крайнем Севере, в удаленных и сильно лесных районах, а также в сейсмоустойчивом строительстве.

 

Инструменты для работы с деревом:

Как выбрать электролобзик

Древесина в строительстве: преимущества и недостатки

Дерево лиственных и хвойных пород обладает рядом значимых преимуществ. К таким особенностям относятся, например, долговечность, устойчивость к разного рода повреждениям, легкость. Все эти положительные качества дают возможность использовать такой материал, как древесина, наряду с другими самыми современными технологиями. Любители экологичных материалов и просто ценители практичности высоко ценят половую доску, брус, планкен, блок-хаус, вагонку. Количество плюсов при использовании деревянных изделий с лихвой перекрывает некоторые небольшие недостатки. К таким можно отнести, разве что, склонность к деформации и возможной усадке. На практике, сегодняшний рынок предоставляет достаточное количество средств для защиты деревянных покрытий и материалов от воздействия влаги, насекомых и гниения.

Применение древесины в строительной сфере

Исторически сложилось, что древесина является одним из наиболее часто используемых материалов при строительстве домов. Альтернативные технологии на сегодняшний день не обладают всеми замечательными свойствами этого классического материала. Так как характеристики пиломатериалов позволяют без труда применять их для проведения отделочных и фасадных работ от укладки пола и применения в качестве настенного и потолочного покрытия до возведения лестничных маршей и корпусной мебели, применение древесины является очень востребованным. Изделия из древесины сохраняют прекрасный внешний вид и являются долговечными при организации правильного и своевременного ухода. Древесина, применяемая для наружных и внутренних работ, обычно высокого качества. Это нужно для того, чтобы добиться визуального эффекта и защитить поверхность от повреждений.

Какие породы древесины применяют в строительстве?

При выборе материала, нужно обратить внимание на особенности пород древесины. Для каждой цели подходит определенный тип дерева. Так, если Вы собираетесь строить баню, стоит обратить внимание на более влагостойкие сорта, а вот для отделочных работ лучше всего подойдут не склонные к горению и красивые порода. Строители отмечают, что наиболее удачными для возведения домов, являются: осина, липа, лиственница, дуб и кедр. О каждом из этих материалов подробнее:

  • липовые – комфортны в использовании, не деформируются, хорошо сохраняют тепло;
  • осиновые – не боятся перепадов температур и влаги, имеют красивый внешний вид;
  • кедровые – пожароустойчивы, не подвержены гниению, обладают привлекательным внешним видом.
  • дубовые – одна из самых долговечных и прочных пород;
  • лиственничные – основные преимущества — доступная цена и защищенность от воздействия насекомых.

По ряду причин, одной из самых часто используемых пород является лиственница из Сибири. Ее часто используют при строительстве саун и бань. Благодаря своим влагостойким свойствам, лиственница, будет служить долго и не менять своего внешнего вида. А применение специализированных лаков и красок позволяет добиться от данного материала эстетического эффекта.

Какие моменты необходимо учесть при работе с деревом

Как и любой материал, дерево имеет свои недостатки. Однако, стоит заметить, что они незначительны, просто это необходимо учесть при подготовке к строительству. Одним из минусов является неоднородная структура дерева, кроме того существует вероятность разбухания при увеличении уровня влажности. Впоследствии эти факторы могут привести к появлению трещин.

Оказать влияние на качество покрытия могут также некоторые виды микроорганизмов. Но в наши дни такая проблема легко решается при помощи применения антисептиков. Для того, чтобы обезопасить покрытия от возгорания, обычно применяют антипирены.

Современные средства и материалы позволяют достаточно просто ослабить все недостатки дерева при соблюдении необходимых процедур.

Древесина обладает рядом преимуществ

Так, материалы из сибирской лиственницы имеют ряд плюсов, таких как:

  • влагоустойчивость — за счёт смолы, содержащейся в составе хвойной породы.
  • долгий срок службы — прочность материала позволяет продлить срок эксплуатации.
  • защищенность от насекомых — за счёт смолы, содержащейся в составе лиственницы, ее устойчивость к воздействию насекомых увеличена. А, если обработать дерево специальными составами, можно добиться ещё большего срока службы
  • внешний вид — красивая структура дерева лиственницы позволяет выделяться на фоне других пород. Многолетние кольца образуют благородный рисунок на поверхности материала.

Пиломатериалы из сибирской лиственницы и других прочных пород древесины обладают множеством преимуществ. К ним можно отнести:

  • Деревянные материалы твердых пород обладают повышенной прочностью и, поэтому, часто используются для проведения внутренних и наружных работ.
  • Важно, что материалы из древесины — экологичны. Помещения, отделанные такими материалами, обладают приятным микроклиматом, что сказывается на состоянии и здоровье проживающих.
  • А доступность цены пиломатериалов вкупе с их легкостью, удобством перевозки и монтажа, делают древесину одним из самых привлекательных материалов для строительства. Сборка конструкции из дерева является достаточно простым процессом при участии профессионалов.
  • Доставка пиломатериалов на стройку и их дальнейшая разгрузка также намного легче, чем доставка альтернативных материалов для строительства. При правильной обработке можно получить качественный, красивый и, что немаловажно, долговечный результат.

Всё больше и больше людей выбирают комфортные условия для проживания с семьей. Большинство из них анализирует рынок строительных материалов перед началом проведения работ. Часто, узнав все плюсы и минусы различных материалов, выбор останавливается именно на древесине, как наиболее качественном, красивом и проверенном временем материале.

Древесина: устойчивый строительный материал

Экологическая устойчивость стала глобальной проблемой. Страны и корпорации все больше осознают ущерб, который они наносят, и ищут способы уменьшить этот ущерб. Строительные процедуры и материалы могут нанести вред окружающей среде, и это подстегнуло интерес к разработке экологически чистых технологий и материалов.

Частные лица, компании и правительства стремятся улучшить экологические показатели своих зданий и используемых материалов. На здания приходится 35-40% потребления энергии в США и такой же процент национальных выбросов углерода. Зеленое строительство является ключом к устойчивости и смягчению ущерба окружающей среде.

Внедрите экологически чистые методы строительства в свой следующий строительный проект.

Древесина является возобновляемым ресурсом, который может способствовать устойчивости в строительной отрасли. Может быть трудно думать о древесине как об устойчивом материале, поскольку она ассоциируется с вырубкой лесов. Однако искусственные строительные материалы, такие как бетон и сталь, имеют огромный углеродный след, нанося еще больший ущерб окружающей среде. Использование дерева вместо стали или бетона снижает воздействие на окружающую среду, а также затраты на строительство и эксплуатацию.

Достижения в области строительных технологий позволяют использовать древесину в широком спектре нежилых, многоэтажных и большепролетных зданий. Строительные нормы и правила претерпели соответствующие изменения, чтобы приспособить методы деревянного строительства.

Древесина как строительный материал

Древесина — универсальный органический материал и единственный возобновляемый строительный материал. Деревянные конструкции обладают определенными свойствами, делающими их долговечными и прочными. При соответствующей огнезащитной обработке древесина может быть надежным строительным материалом с длительным сроком службы.

Преимущества дерева

Тепловые свойства: Древесина не испытывает значительного расширения при нагревании. Также сочетание низкой теплопроводности и высокой удельной теплоемкости обеспечивает изоляцию

.

Акустические свойства: дерево может усиливать или смягчать звук в зависимости от его ориентации. Звук передается по направлению волокон и ослабляется в перпендикулярном направлении.

Электрические свойства: Сухая древесина является отличным электрическим изолятором и не накапливает статическое электричество. Однако учтите, что электрическое сопротивление древесины обратно пропорционально ее влажности

Механические свойства: Древесина обладает высокой прочностью и долговечностью. Также имеет высокую разрывную длину — длину, при которой материал разрывается под собственным весом при подвешивании

Эстетические свойства: Древесина считается уютной, деревенской и декоративной. Он также предлагает разнообразие по цвету, форме, запаху и текстуре. Древесину можно покрасить для достижения желаемого результата. Благодаря такой универсальности этот материал также является отличным выбором для изготовления уличной мебели для интерьера вашего дома. Если вы энтузиаст DIY, вы можете создавать простые изделия из дерева, будь то для декора или практического использования.

Техническое обслуживание: дерево не ржавеет, как металл, его можно ремонтировать и обслуживать. Старую древесину можно восстановить, хотя операция может быть дорогостоящей

Разнообразие: Существует более 5000 пород дерева, и упомянутые выше свойства различаются для каждого типа.

Понимание ограничений древесины

Древесина имеет ограничения, как и любой другой строительный материал, но их можно уменьшить с помощью нескольких методов защиты. В идеале древесина должна использоваться в продуктах, которые используют ее преимущества и где ее ограничения не являются серьезной проблемой.

Усадка и набухание: древесина гигроскопична, что означает, что она поглощает влагу из воздуха. Это приводит к усадке и разбуханию древесины.

Биотическая порча: Поскольку древесина является органическим материалом, она является пищей для некоторых растений и животных. Биологическая порча может произойти от нападения грибов, термитов, жуков, муравьев и др.

Абиотическое разрушение: Небиологическое разрушение древесины может быть вызвано солнцем, ветром, водой, химическими веществами и огнем. Использование толстой древесины в качестве структурного элемента может помочь смягчить износ.

Методы защиты древесины для повышения производительности

Выбор правильного типа древесины в соответствии с условиями проекта является ключевым фактором, обеспечивающим надлежащие характеристики. К основным методам защиты древесины относятся сушка, покрытие и пропитка. Это может помочь устранить основные ограничения материала.

Покрытие:

  • Обеспечивает защиту как для внутреннего, так и для наружного применения
  • Предотвращает быстрое поглощение и потерю влаги
  • Уменьшает усадку и набухание
  • Некоторые покрытия защищают древесину от ультрафиолетовых лучей
  • В покрытия можно добавлять фунгициды

Сушка: Сушка может предотвратить деградацию древесины, и ее обычно сушат на воздухе или в печи. Метод камерной сушки более эффективен, поскольку уничтожает грибки и насекомых, при этом более эффективно удаляя влагу.

Консерванты для древесины: используются в ситуациях, когда древесина будет постоянно подвергаться воздействию жидкостей, насекомых и погодных условий.

Антипирены: Невозможно сделать древесину негорючей, но можно обработать антипиренами. Двумя типами ингибиторов горения, используемых для древесины, являются покрытия и химические водорастворимые соли. Они повышают температуру горения, уменьшают образование горючих газов и уменьшают распространение и проникновение пламени.

Древесина как экологичный продукт

Возобновляемый

В отличие от других строительных материалов, таких как бетон и сталь, древесина возобновляема. Его можно выращивать и собирать несколько раз.

Сокращение, повторное использование и переработка

Древесные отходы могут быть переработаны и преобразованы в новые продукты. Кроме того, инновационные конструкции могут оптимизировать использование материалов для сокращения отходов.

Углеродный след

Производственные процессы стали и бетона выделяют углекислый газ в окружающую среду, а транспорт также увеличивает выбросы углерода. Древесина, собранная в устойчиво управляемых лесах, имеет меньший углеродный след, а деревья поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза

Лесная сертификация

Ищите сертифицированную древесину, чтобы убедиться, что она получена из устойчивых лесов. Это помогает применять методы ведения лесного хозяйства среди потребителей и розничных продавцов, устраняя разрушительные методы лесозаготовки.

Nearby EngineersКомпания New York Engineers имеет опыт проектирования MEP более чем в 1000 проектов. Свяжитесь с нами по электронной почте ([email protected]) или по телефону (646-877-0767212-575-5300) и убедитесь, что ваши строительные системы соответствуют нормам.

 

Древесина как строительный материал — виды, структура, обработка

🕑 Время чтения: 1 минута

Древесина — один из наиболее часто используемых природных строительных материалов в мире. Ряд ценных свойств, таких как низкая теплопроводность, небольшая насыпная плотность, относительно высокая прочность, податливость механической обработке и т. д., делают древесину известным строительным материалом.
Древесину можно использовать наиболее экономичным способом, не теряя ни одной из ее производных. Даже опилки, полученные при распиловке древесины, также можно использовать для изготовления древесноволокнистых плит, бумаги и т. д.
В этой статье мы поговорим о классификации и структуре дерева, а также о переработке древесины от вырубки дерева до сохранения древесины.

Contents:

  • Types of Trees for Timber Production
    • 1. Exogenous 
    • Conifers
    • Deciduous
    • 2. Endogenous
  • Structure of a Tree
    • 1. Macrostructure
    • Pith
    • Heart wood
    • Заболонь
    • Слой камбия
    • Внутренняя кора
    • Наружная кора
    • Сердцевинные лучи
    • 2. Микроструктура
  • Обработка древесины
    • 1. Felling of Trees
    • 2. Seasoning of Timber
    • 3. Conversion of Timber
    • Ordinary sawing
    • Tangential sawing
    • Quarter sawing
    • Radial sawing
    • 4. Preservation of Timber

Типы деревьев для производства древесины

Деревья делятся на следующие типы в зависимости от способа их роста.

  1. Экзогенный
  2. Эндогенный

1. Экзогенный

Экзогенные деревья — это деревья, растущие наружу. Горизонтальный срез такого дерева содержит несколько годичных колец. Эти кольца можно использовать для предсказания возраста дерева. Большинство экзогенных деревьев используются для многих инженерных целей.
Экзогенные деревья подразделяются на следующие типы.

  • Хвойные деревья
  • Лиственные

Рис. 1: Экзогенное дерево

Хвойные деревья

Хвойные деревья — это не что иное, как деревья, производящие мягкую древесину, которые также называют вечно зелеными деревьями. Древесина этих деревьев светлая, легкая, малоплотная и неустойчивая к огню.
Примеры: сосна, пихта, красное дерево, ель, деодар, кедр и т. д.

Лиственные

Лиственные деревья — это деревья, производящие твердую древесину. Листья этого типа деревьев, как правило, широкие, опадают осенью и растут весной. Лиственные деревья наиболее подходят для строительных целей. Древесина лиственных деревьев темного цвета, плотная, самая тяжелая и огнеупорная.
Примеры: клен, красное дерево, дуб, тик, орех, бабуль и т. д.

2. Эндогенные

Эндогенные деревья — это растущие внутрь деревья, содержащие волокнистую массу в продольном сечении. Древесина этих деревьев используется в некоторых ограниченных инженерных целях.
Примеры: бамбук, пальма, тростник и т. д.

Рис. 2: Эндогенное дерево

Структура дерева

Структуру дерева можно разделить на две категории следующим образом.

  1. Макроструктура
  2. Микроструктура

1. Макроструктура

Структура дерева, видимая невооруженным глазом, называется макроструктурой дерева. Макроструктура дерева содержит следующие компоненты

  • Сердцевина
  • Деревянное сердце
  • Заболонь
  • Слой камбия
  • Внутренняя кора
  • Наружная кора
  • Сердцевинные лучи

Рис. 3: Макроструктура дерева

Сердцевина

Основная часть или самая внутренняя часть дерева называется сердцевиной. Он содержит ткани целлюлозы, которые полезны для роста растений в молодом возрасте.

Сердцевина дерева

Древесина сердцевины — это часть вокруг сердцевины, которая имеет темный цвет и содержит несколько годовых колец. Он очень твердый и придает жесткость дереву. Древесина сердцевины используется для нескольких инженерных целей из-за ее прочности и долговечности.

Заболонь

Заболонь содержит наружные годичные кольца. Это указывает на недавний рост дерева и светлый цвет. Он содержит сок, который способствует росту деревьев.

Слой камбия

Слой камбия содержит сок, который через некоторое время превратится в заболонь древесины. Он не должен подвергаться воздействию атмосферы, иначе дерево может погибнуть.

Внутренняя кора

Защитный слой камбия известен как внутренняя кора.

Наружная кора

Самый внешний слой секции дерева называется внешней корой или корой. Он содержит клетки древесного волокна.

Сердцевинные лучи

Лучи, идущие от сердцевины к камбиальному слою, известны как сердцевинные лучи. Эти лучи скрепляют годовые кольца заболони и сердцевины вместе.

2. Микроструктура

Микроструктуру дерева можно увидеть только при большом увеличении. Он содержит клетки разной формы и размера. Эти клетки отвечают за многие действия, такие как перенос питательных веществ к ветвям от ствола, прочность дерева и т. д.

Обработка древесины

Обработка древесины включает следующие этапы

  1. Валка деревьев
  2. Приправа для древесины
  3. Переработка древесины
  4. Сохранение древесины

1. Валка деревьев

Рубка деревьев – это не что иное, как вырубка деревьев, пригодных для инженерных целей. Рубку следует проводить, когда дерево созреет. Только тогда в ней содержится больше сердцевины, чем заболони. Идеальный возраст деревьев для рубки колеблется от 50 до 100 лет. Лучшим сезоном для рубки деревьев является середина зимы для равнинных территорий и середина лета для холмистых местностей.
Сначала делается надрез в самой нижней части ствола с той стороны, где предполагается падение дерева. Срез должен быть за пределами центра тяжести дерева. Затем сделайте параллельный пропил, точно противоположный первому пропилу. Затем свяжите верхушку дерева 4 веревками с 4 сторон.
Теперь потяните веревку с первой стороны разреза и ослабьте веревку на противоположной стороне. Используя две другие веревки, медленно раскачайте дерево. Затем дерево начинает ломаться по надрезам и плавно падать на землю. Ветки обрубаются, кора снимается и нарезается на нужные размеры.

Рис. 4: Валка дерева

2. Приправа древесины

Высушивание древесины означает удаление влаги из древесины. Только что срубленное дерево содержит до 50% воды от своего сухого веса. Древесина содержит свободную влагу и связанную влагу.
Свободная влага присутствует в древесине в виде водяного пара, а связанная влага присутствует в стенках ячеек. При выдержке сначала испаряется свободная влага, и эта точка называется точкой насыщения волокна.
После точки насыщения волокна древесина дает усадку при сушке, что является не чем иным, как испарением связанной влаги.
Есть два метода приправы, а именно

  • Натуральная приправа
  • Искусственная приправа

Рис. 5: Приправа древесины

Читайте также: Различные способы выдержки древесины

3. Переработка древесины

Преобразование древесины – это процесс распиловки древесины на требуемые секции. Это можно сделать с помощью силовых машин. Для экономичной переработки древесины требуются квалифицированные специалисты. Преобразование может быть выполнено четырьмя типами следующим образом

  • Обычное пиление
  • Тангенциальное пиление
  • Четверть навеса
  • Радиальная распиловка

Обычное пиление

Это самый распространенный и простой метод распиловки. Распил производят по сечению заготовки перпендикулярно годичным кольцам. Потери древесины в этом случае минимальны.
Полученные доски не имеют одинаковой прочности. Внешние доски содержат заболонь и дают большую усадку, в то время как внутренние доски содержат сердцевинную древесину, которая дает меньшую усадку.

Рис. 6: Обычное пиление

Тангенциальное пиление

При этом виде распиловки разрезы проходят по касательной к годичным кольцам и сходятся под прямым углом друг к другу. Этот метод подходит, когда годовые кольца сильно отличаются друг от друга.

Рис. 7: Тангенциальное пиление

Четвертное пиление

При четвертной распиловке пропилы делаются под прямым углом друг к другу. Это подходит, когда древесина не имеет отчетливых сердцевинных лучей.

Рис. 8: Четвертное пиление

Радиальное пиление

При этом виде распила пропилы делаются параллельно сердцевинным лучам радиально. При этом методе потери древесины максимальны.