Экологические древесные материалы в современном строительстве

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ»

 

Факультет биологии и экологии

Кафедра экологии

 

Курсовая работа

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ДРЕВЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В                    СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 

 

 

Исполнитель:

 

Научный руководитель:

 

 

 

 

 

 

 

 

Гродно, 2013

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ			3
ВВЕДЕНИЕ			4
ГЛАВА 1. ДРЕВЕСИНА – СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ БУДУЩЕГО			6
	1.1	Лесные материалы. Особенности древесины как строительного материала	6
	1.2	Основные породы древесины, применяемые в строительстве	10
	1.3	Защитные средства для древесины	12
	1.4	Материалы и изделия из древесины	15
	1.5	Композиционные древесные материалы	17
	1.6	Древесноволокнистые плиты	18
	1.7 1.8 1.9	Древесностружечные плиты Технология деревянного строительства Вторичное использование древесных ресурсов	18 21 24
ГЛАВА 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ СООТВЕТСТВИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ			27
	2.1	Технология производства экологически чистых строительных материалов с использованием высокодисперстной древесины	27
	2.2	Технические требования, предъявляемые к изделиям и деталям из древесины	29
	2.3	Экологические критерии, предъявляемые к сырью и материалам из древесины	32
	2.4	Основные принципы экологической безопасности материалов для жилого дома	33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ			35
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК			37

 

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ДПК - древесно-полимерные композиционные материалы

OSB - (в переводе с анг. OrientedStrandBoard - плита с ориентированной плоской стружкой, по-русски ОСП или ОСБ)

ДСП – древесные слоистые пластики

ДВП – древесноволокнистые плиты

ВДД – высокодисперсная древесина

ЛОС – летучие органические вещества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     ВВЕДЕНИЕ

 

На сегодняшний день строительство деревянных домов и внутренняя отделка деревом приобретает всё большую популярность, не смотря на широчайший выбор других современных стройматериалов. Всё благодаря тому, что древесина обладает уникальным сочетанием характеристик  –экологичность, прочность, эстетичность, красота, надёжность. Главными достоинствами материала  считается также упругость, тепло и звукопроводность, небольшой вес, морозостойкость, легкость обработки и получения. Наличие некоторых физических свойств древесины, к сожалению, предполагает и ряд недостатков материала. Например, влагопроницаемость может стать причиной разбухания, деформации и загнивания материала. Но с этими недостатками сегодня легко бороться – необходимо просто использовать специальные защитные средства.

Сегодня вопрос об экологичности стройматериалов как никогда актуален. Дерево - экологически чистый и очень доступный материал. Наиболее популярными строительными материалами из дерева есть следующие: доска обрезная; брус деревянный(оцилиндрованный и обычный); вагонка. При покупке стройматериалов из древесины следует обратить внимание на специальный значок на упаковке любого продукта, который гласит «экологически чистый» и прошел соответствующую проверку у нас в стране или за рубежом. Если сказать вкратце, то эко–продукт должен быть сделан из экологически чистого сырья, состоять из безопасных ингредиентов и сам процесс его обработки и транспортировки должен полностью исключать воздействие каких либо вредных факторов.

Экологическая чистота жилища находится в прямой взаимосвязи со здоровьем его обитателей, поэтому есть смысл адекватно выбирать стройматериалы, оценивая их не только с точки зрения стоимости и красоты, но и – безопасности. Не зря в народе говорят, что скупой платит дважды. Лучше потратить больше времени на проверку приобретаемых материалов, чем потом всю жизнь страдать, расплачиваясь за невнимательность своим драгоценным здоровьем.

Целью данной курсовой работы является изучение литературы по анализируемой теме: «Экологические древесные материалы в современном строительстве».

Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:

1. Изучить свойства и особенности древесины, как строительного материала,
2. Проанализировать существующие материалы и изделия из древесины, а также защитные средства для ее обработки
3. Изучить технологию производства экологически чистых строительных материалов;
4. Обратить внимание на основные требования при покупке стройматериалов из древесины;
5. Выявить экологические критерии, предъявляемые к сырью и материалам из древесины

 

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ДРЕВЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 

1. Лесные материалы. Особенности древесины как строительного материала

 

Древесина - продукт растительного происхождения и как биологический объект состоит из клеток. Стенки клеток древесины на 99 % состоят из органических соединений, представленных у хвойных пород примерно на 70 %, а у лиственных пород на 80 % углеводами.

Древесные целлюлозные волокна имеют спиральную структуру и содержат примерно 55.. .65 % кристаллической и 25.. .35 % аморфной (гемицеллюлозной) части, причем у хвойных пород аморфной части меньше, чем у лиственных (28.. .35 %).

Около 30 % древесины составляют вещества ароматической природы, известные под названием лигнин. Полагают, что это смесь нерегулярных разветвленных полимеров сетчатой структуры. Присутствие лигнина устанавливают по цветным реакциям. От целлюлозы он отличается повышенным содержанием углерода - 60...65 % (в целлюлозе - 44 %), что обусловлено его ароматической природой. Из девяти атомов углерода, составляющих структурную единицу (фенилпропановую) лигнина, шесть принадлежат ароматическому кольцу. В химическом отношении лигнин - реакционноспособный полимер. По сравнению с целлюлозой он обла-дает меньшей химической стойкостью, легче окисляется. Лигнин - аморфное ве-щество, им обогащаются клеточные стенки с эффектом одревеснения.

Углеводы и лигнин являются природными полимерными веществами. На них распространяются закономерности, характерные для этих соединений, причем они находятся в теснейшей взаимосвязи и образуют единую высокоорганизованную полимерную систему древесины.

Небольшую часть древесины (2...4 %) составляют экстрактивные вещества. Они не входят в состав клеточной стенки, а способны лишь пропитывать ее. Экстрактивные вещества в основном содержатся в полостях клеток и межклеточном пространстве. В отличие от углеводов и лигнина экстрактивные вещества - низкомолекулярные соединения, которые извлекаются из древесины нейтральными растворителями - водой, обычными органическими растворителями. Хотя их немного, но они придают древесине цвет, запах, вкус, иногда токсичность, помогают дереву сопротивляться гниению, поражению грибами и т. д. Среди экстрактивных веществ - смолы и смоляные кислоты, танниды (дубители), эфирные масла, красители, камеди, белки и др. В каждой породе присутствуют только некоторые экстрактивные вещества, поразному распределяясь внутри дерева, например фенольные вещества - в ядровой части, а сахара, жиры и другие - в заболонной древесине. Имеется небольшая доля и минеральных веществ (до 1 %), по-ступающих из почвы через корневую систему и проводящие ткани.

Структура древесины отличается значительной неоднородностью.

Основные части ствола дерева: сердцевина, сердцевинные лучи, ядро, заболонь, годичные слои, сосуды или смоляные ходы.

 Сердцевина представляет собой  рыхлую ткань, состоящую из клеток  с тонкими, слабо связанными друг  с другом стенками.

У всех пород имеются сердцевинные лучи – светлые, часто отличающиеся блеском линии, которые направлены от сердцевины к коре.

Ядро – внутренняя часть ствола, образующаяся по мере роста дерева. Когда внутренняя, наиболее старая часть древесины ствола отмирает, клетки уплотняются, движение влаги по этим клеткам прекращается, поэтому древесина ядровой части отличается прочностью и стойкостью к загниванию. Некоторые древесные породы, например берёза, клён, ядра не имеют.

Свойства древесины характеризует комплекс показателей, в число которых входят внешний вид, цвет, текстура, плотность, пористость, влажность, усушка, прочность, твердость, способность удерживать металлические крепления.

Внешний вид зависит в основном от цвета и текстуры древесины.

Цвет часто служит одним из важнейших признаков при распознавании породы дерева. Целлюлоза, из которой в основном состоит древесина, почти белого цвета. Все многообразие цветовых оттенков связано с находящимися в древесине красящими, дубильными и смолистыми веществами. Цвет также зависит от климатических условий, в которых растет дерево. Породы умеренного пояса окрашены бледно, тропического - ярко.

Текстура - это рисунок, образующийся на поверхности древесины при перерезании ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Древесина хвойных пород обладает, как правило, простой и однообразной текстурой. Лиственные породы с ярко выраженными сердцевинными лучами - дуб, бук - отличаются очень красивой текстурой на радиальном и тангенциальном разрезах.

Плотность значительно влияет на свойства древесины, особенно на прочность. Плотность древесины изменяется в очень узких пределах, так как древесинное вещество состоит в основном из целлюлозы. Поэтому независимо от породы дерева плотность принимают равной 1530 кг/м3. Средняя плотность зависит как от породы, так и от условий произрастания дерева. Она колеблется в широких пределах. Так, средняя плотность, определенная при стандартной 12%-й влажности, ра-вна для древесины, кг/м3: сосны - 500; ели - 450; дуба - 690; бука - 670; березы - 630; липы - 500; клена - 700. Она изменяется в зависимости от влажности древесины.

Пористость древесины связана с ее плотностью. С уменьшением средней плотности от 800 до 300 кг/м3 пористость возрастает с 55 до 80 %. Следовательно, болшую часть объема древесины занимают поры.

Влажность древесины существенно влияет на ее физические и механические свойства, а в ряде случаев определяет ее пригодность для тех или иных строительных целей. Свежесрубленная древесина имеет влажность от 30 % (дуб) до 45 % (ель) и более. Воздушно-сухая древесина имеет влажность 15...20 %. Влажность сплавной древесины может быть больше 100 % [10]. 

К положительным свойствам древесины относится высокая механическая прочность и одновременно с этим легкость, что позволяет отнести ее к эффективным материалам с достаточно высоким коэффициентом конструктивного качества.

Древесина способна поглощать ударные нагрузки и гасить вибрации, она отличается высокими тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами, химической стойкостью к кислотам и щелочам, легко обрабатывается резательными инструментами, хорошо удерживает металлические и другие крепления, надежно склеивается и, наконец, обладает естественной декоративностью, что делает ее популярным отделочным материалом [15]. К отрицательным свойствам древесины относятся анизотропность, т.е. неоднородность структуры и свойств в различных направлениях по отношению к расположению древесных волокон; повышенная гидроскопичность и водопоглощение, предопределяющие изменение важнейших физико-механических характеристик за счет неравномерного разбухания, коробления и растрескивания.

Степень усушки древесины учитывается при распиловке бревен на доски (припуски на усушку), при сушке пиломатериалов, шпона. Величина усушки зависит как от породы древесины, так и от ее средней плотности и процента поздней древесины в стволе, возраста, условий произрастания и др.

В зависимости от величины коэффициента объемной усушки (Ко) древесные породы могут быть разделены на четыре класса:

1.         Малоусыхающие — Ко менее 0,45.

2.         Умеренно усыхающие — Коот 0,46 до 0,55.

3.         Значительно усыхающие — Ко  от 0,56 до 0,65.

4.         Сильно усыхающие — Ко более 0,66.

В определенных температурно-влажностных условиях эксплуатации, древесина как материал органического происхождения, подвергается разрушению (загнивает) в результате жизнедеятельности сапрофитных грибов, гифы (нитевидные клетки, образующие грибницу) которых выделяют ферменты, постепенно разрушающие стенки древесных клеток, превращая вещества, из которых состоят эти стенки, в растворимые сахара, которыми гриб и питается. В результате нарушается сплошность древесины, она становится трухлявой и легко растирается в порошок.

 Характерной особенностью  такого деструктивного типа гниения  является также изменение естественной  окраски древесины.

Грибного происхождения являются и различные ненормальные окраски срубленной древесины — синевато-серая (синева), коричневая и желтая.