Главная  Свойства 

 

Качественные показатели растворных смесей

 

Древесина хвойных и лиственных пород обладает комплексом свойств, уровень показателей которых обусловлен видом древесной породы, анатомическим строением и составом древесины, степенью оптимизации общей структуры древесного материала, сложившейся в процессе роста дерева в реальных условиях. Особенно значительное влияние на уровень показателей свойств оказывает капиллярное пространство в древесине и проникание воды в капилляры. Одни из них.(первого порядка) бывают относительно крупными, хотя и изменяются с возрастом дерева, — межклеточное пространство, полости клеток, поры в стенках клеток. Другие значительно меньшего диаметра (второго порядка) составляют межфибриллярное пространство и пространство внутри микрофибрилл. Однако и те, и другие, хотя и с разным периодом действия проникшей воды, благоприятствуют набуханию древесных волокон в толщину на 20—30%, в длину — на 1—3% вследствие спиральной структуры волокна.

 

В древесине всегда содержится некоторое количество влаги. Обычно различают: влагосодержание свежесрубленной древесины — от 35 до 60%, иногда до 100% и более от массы абсолютно сухой древесины; влагосодержание воздушно-сухой древесины — обычно 15—20%, что зависит в основном от относительной влажности окружающего воздуха; влагосодержание мокрой древесины, которое может быть весьма высоким. Например, после длительного пребывания в воде влаги может содержаться до 150%) и более от массы абсолютно сухой древесины. Абсолютно сухой древесиной условно считается древесина, высушенная до постоянной массы при температуре 105°С, хотя и в ней всегда содержится небольшое количество влаги.

 

Влага распределяется в древесине неравномерно: ее больше в комлевой части ствола, в заболонной части, меньше — в ядре, хотя иногда ядровая часть лиственных пород может оказаться влажнее заболони.

 

Влага бывает свободной, заполняющей внутренние полости клеток, т. е. капиллярное пространство первого порядка, и гидро -скопической, находящейся в тончайших капиллярных пространствах второго порядка с возможным переходом в коллоидно-связанное состояние под влиянием взаимодействия ее с веществом дерева. Когда древесина длительное время находится в воздушной среде, насыщенной парами воды, т. е. при относительной влажности воздушной среды, равной 100%, тогда клеточные стенки полностью насыщаются гигроскопической влагой. Этот предел называется точкой насыщения волокон, или пределом гигроскопической влажности. Для древесины различных пород величина предела гигроскопичности колеблется от 23 до 35% массы сухой древесины. В среднем ее принимают равной 30%. К этому времени в волокнах свободной влаги пока еще нет, но набухание достигает своего максимума, причем линейное набухание составляет не выше 6—13%). При набухании наблюдается контракция (сжатие): объем набухшей древесины меньше суммы объемов древесины до набухания и поглощенной воды. Явление контракции связано со сжатием воды, в частности ее первых порций (примерно до 6%), когда вода имеет повышенную плотность (до 2,6 г/см , а объем поглощаемой воды сокращается примерно на 25%. Кроме контракции в процессе поглощения воды возникает также давление набухания (до 100—400 МПа) и выделяется теплота набухания (смачивания). Чем больше в целлюлозе кристаллической части и меньше аморфной, тем меньше набухают волокна и меньше теплота смачивания (набухания), а также сжатие воды.

 

Явление, обратное набуханию, называется усушкой. Оно выражено уменьшением линейных и объемных размеров древесины при удалении гигроскопической влаги.

 

Вследствие волокнистого строения древесина имеет разную усушку в различных направлениях. В радиальном направлении она составляет 3—6%, в тангенциальном — в полтора-два раза больше, чем в радиальном, и составляет 6—12%. Усушку вдоль волокон ввиду ее незначительной величины не определяют. Объемную усушку Уоб вычисляют в процентах без учета продольной усушки по приближенной формуле

 

где а и Ь — размеры образца соответственно в тангенциальном и радиальном направлениях; «о и bo—размеры образца в тех же направлениях в абсолютно сухом состоянии.

 

Полный объем гигроскопической влаги в древесине (25—30%) разделяют на адсорбционную, ориентированную водородными связями в наиболее тонких капиллярных пространствах (4—6% от абсолютно сухой древесины) и поглощенную вследствие капиллярной конденсации (20—25% от абсолютно сухой древесины). Остальная свободная влага находится в капиллярном пространстве первого порядка. При высушивании древесины особенно трудно удалить эти А—6% влаги, так как она прочно связывается водородными связями.

 

Кроме влажности, гигроскопичности, влагопоглощения, влагоотдачи, характеризующих отношение древесины к водной среде, имеется еще целый ряд физических свойств, обусловливающих качество древесного материала. Для использования древесины в строительных целях наиболее значимыми из них являются: истинная плотность вещества древесины, которая примерно одинакова для разных пород и составляет 1,53—1,55 г/см3; средняя плотность колеблется в широком интервале для различных пород, для одной породы разного возраста или при разном соотношении поздней и ранней древесины. Кроме того, она зависит от влажности и пористости древесины. Как правило, средняя плотность древесины меньше 1 г/см3 (450—900 кг/м3), так как объем пор в ней значителен, например у сосны — 50—75, ели — 60—76, дуба — 32—64, липы — 65—75, а объем древесного вещества всего лишь 20—50%.

 

Так, например, средняя плотность древесины ели составляет 0,37—0,58, сосны — 0,3—0,7, дуба — 0,51—1,04, березы — 0,5—0,75 г/см Но имеются породы и значительно легче, например, бальзовое дерево (0,1 г/см и значительно тяжелее — железное дерево, бакаут (1,35 г/см и др.

 

Древесина является плохим проводником теплоты, что обусловлено ее пористостью (поры заполнены воздухом). Теплопроводность вдоль волокон значительно больше, чем поперек. Так, например, у сосны вдоль волокон теплопроводность равна 0,35 Вт/(м-К), а поперек волокон — 0,17 Вт/(мК). Она также выше в радиальном направлении, чем в тангенциальном.

 

Тепловое расширение древесины невелико, причем поперек волокон оно выше в 12—15 раз, чем вдоль (превышая тепловое расширение металлов).

 

Теплоемкость абсолютно сухой древесины разных пород примерно одинакова: 1,26—1,42 Дж/(г-К); по мере увлажнения теплоемкость древесины возрастает. Теплота сгорания абсолютно сухой древесины разных пород сравнительно мало различается и составляет 20160—21200 кДж/кг. Понятно, что с увлажнением теплота сгорания древесины сильно снижается.

 

Температурный коэффициент расширения древесины зависит от породы и направления волокон: вдоль волокон он равен 0,000002—0,00001, поперек волокон — 0,00003—0,00006.

 

Электропроводность сухой древесины очень мала, особенно при поперечном направлении волокон, поэтому она является хорошим изолятором. Но с увлажнением электропроводность возрастает, что служит основанием для измерения влажности по этому физическому свойству.

 

Абсолютно сухая древесина обладает удельным сопротивлением 1013—1015 Омм, ее относят к полярным диэлектрикам По мере увлажнения удельное сопротивление древесины снижается, а при влажности выше предела насыщения клеточных стенок (30%) древесина может обладать ионной проводимостью. Это свойство учитывают, так как диэлектрический нагрев используют в производстве арболита, ДСП и ДВП, при модификации древесины.

 

Древесина, являясь важным строительным материалом, обладает высокой прочностью при действии сжимающих и растягивающих напряжений, которая находится в прямой зависимости от содержания поздней древесины, пористости и влажности, направления механических сил по отношению к расположению волокон, в чем особенно сильно проявляется ее анизотропия. Анизотропия является следствием медленно развивающейся оптимизации (упорядочения) микро- и макростроения в условиях роста дерева и максимального сопротивления ствола механическим нагрузкам, с выделением упрочняющих (армирующих) волокон в его тканях. Эти волокна ориентированы по направлениям действия главных напряжений. Вместе с тем они сочетаются с более податливыми волокнами ранней древесины. Можно утверждать, что существенное влияние на анизотропию древесины оказывает ее анатомическое строение (макроструктура), в первую очередь механические ткани. Предел прочности древесины хвойных пород при сжатии в 10, при растяжении в 20—30 раз больше для направления вдоль волокон, а модуль упругости почти в 40 раз больше поперек волокон. Различие упругих свойств в разных направлениях связано с влиянием сердцевинных лучей, особенно у лиственных пород. Оно проявляется тем больше, чем больше доля сердцевинных лучей как своеобразных лучей жесткости в анатомическом строении древесины.

 

Ориентированное микро- и макростроение древесины обусловливает ее анизотропию не только при механических, но и при других физических воздействиях.

 

7.1 Набухание древесины сосны:

 

1 — вдоль волокон; 2 — в радиальном направлении; 3 — в тангенциальном направлении; 4 — объемное (THB — точка насыщения волокон)

 

Так, например, коэффициент теплового расширения меньше вдоль волокон и больше — поперек волокон (в тангенциальном направлении). Анизотропия набухания древесины выражена сильнее у хвойных пород, а отношение радиального давления набухания к тангенциальному составляет, по данным Я. Рачковского, для хвойных пород 0,6, а для лиственных — от 0,8 до Вдоль волокон линейное набухание наименьшее (0,1—0,15%), а тангенциальное — наибольшее. Аналогичные анизотропные явления отмечаются, по данным Г.Г. Мудрова, в отношении усушки, теплопроводности, электропроводности и других свойств древесины ( 7.1 .

 

В отличие от некоторых других строительных материалов сортность древесных пород устанавливают не по прочности испытуемых образцов, а на основании тщательного осмотра их и оценки имеющихся пороков древесины, нередко значительно снижающих фактическую прочность досок, брусьев, бревен и другой лесопро-дукции. Поэтому целесообразно рассмотреть некоторые, наиболее распространенные, пороки древесины.

 

Основная часть прибора для определения подвижности ( 12. — эталонный стальной конус 2 высотой 145 мм, диаметром основания 75 мм и массой (300 ±2) г. В центре основания конуса закреплен стержень, свободно перемещающийся во втулках штатива. Винтом конус можно закрепить на требуемой высоте. К штативу прикреплена шкала 4, по которой фиксируется перемещение конуса.

 

Далее сосуд с растворной смесью устанавливают на плиту прибора так, чтобы острие конуса попало в центр верхнего основания сосуда. Затем конус опускают до соприкосновения с растворной смесью, закрепляют стопорный винт и снимают первый отсчет по шкале. После этого быстро отпускают стопорный винт и дают конусу свободно погружаться в раствор. По окончании 1 Прибор для погружения снимают второй отсчет по определения подвижности шкале.

 

Подвижность растворной смеси. Удобообрабатываемость свежеприготовленной растворной смеси характеризуется маркой по подвижности (Пк), определяемой по глубине погружения (в сантиметрах) эталонного конуса в эту смесь под действием собственного веса.

 

За среднюю плотность растворной смеси принимают среднее арифметическое значение результатов двух определений на различных пробах смеси (расхождение значений средней плотности проб не должно превышать при этом 5%; в противном случае проводят третье испытание).

 

Среднюю пробу растворной смеси объемом не менее 3 л перед испытанием интенсивно перемешивают в течение 30 с и переносят в стальной сосуд в форме усеченного конуса высотой 180 мм, диаметром верхнего основания 250 мм, нижнего — 150 мм. Сосуд наполняют смесью на 1 см ниже его краев. Смесь в сосуде штыкуют 25 раз стальным стержнем диаметром 12 мм, длиной 300 мм и встряхивают сосуд 5 6 раз легким постукиванием о стол. Поверхность конуса очищают от загрязнений и протирают влажной тканью.

 

Средняя плотность растворной смеси. Определение средней плотности растворной смеси производят в стальном цилиндрическом сосуде вместимостью 1000+2см3 ( 12. . Перед испытанием сосуд взвешивают (то) с погрешностью до 2 г. Затем его наполняют с некоторым избытком растворной смесью, которую уплотняют штыкованием стальным стержнем 25 раз и пяти-шестикратным легким постукиванием о стол. После уплотнения избыток смеси срезают стальной линейкой вровень с краями сосуда. Стенки сосуда протирают, удаляя прилипшую растворную смесь. Сосуд с растворной смесью взвешивают (ту) с погрешностью до 2 г.

 

а металлическое кольцо для раствора; б схема сборки приспособления; 1 кольцо с растворной смесью; 2— марлевая ткань; 3 — 10 слоев фильтровальной бумаги; 4 — стеклянная пластина

 

Водоудерживающая способность растворной смеси. Этот показатель растворной смеси оценивают по количеству воды, отсасываемой из пробы растворной смеси промокательной бумагой на специальном приборе ( 12.3, а).

 

Водоудерживающую способность растворной смеси определяют дважды для каждой пробы растворной смеси и вычисляют как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся не более чем на 20% от меньшего значения.

 

1 Приспособление для определения водоудерживающей способности растворной смеси:

 

Сверху на ткань устанавливают стальное кольцо ( 12.3, б) и все устройство взвешивают (ту). Далее тщательно перемешанную растворную смесь укладывают в металлическое кольцо вровень с краями и взвешивают («4). Через 10 мин металлическое кольцо с растворной смесью вместе с тканью 2 осторожно снимают с промокательной бумаги Бумагу взвешивают (т2) с погрешностью до 0,1 г.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.004