ГРАНИЦЯ МІЦНОСТІ ПРИ ВИГИНІ

Границю міцності при вигині визначають шляхом випробування цегли, покладеної по постелі на двох опорах, розташованих на відстані 20 см одна від одної рис. 3.3.

Рис. 3.3. Схема випробування цегли на вигін

Опори являють собою циліндричні катки діаметром 20 мм. Навантаження на зразок передається посередині також через каток.

Границя міцності при вигині σ_виг розраховується за формулою:

кг/см², (3.2)

де: Р - руйнівне навантаження, кг;

l - відстань між опорами (випробувальна база) 20 см;

b - ширина цегли 12 см;

h - висота (товщина) цегли 6,5 см.

За результатами, отриманими при випробуванні цегли на вигін та стиск, робиться загальний висновок про відповідність цегли вимогам стандарту і встановлюється її марка відповідно до табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Марки цегли та відповідні характеристики

Марка цегли і каменів	Границя міцності по перерізу брутто (без відрахування площі порожнеч) у кгс/см2, не менш
при стиску	при вигині
середній для 5 зразків	найменший для окремого зразка	середній для 5 зразків	найменший для окремого зразка

 

Контрольні запитання

1. Які матеріали мають назву "кераміка"?

2. Що є сировиною для виробництва керамічних матеріалів?

3. Основні властивості глин: пластичність, відношення до сушки та нагрівання.

4. Які домішки і для яких цілей використовують в керамічному виробництві?

5. Наведіть характеристики стінових керамічних виробів.

6. Наведіть характеристики керамічних виробив для облицювання фасадів та внутрішнього облицювання.

7. Яки керамічні вироби застосовуються в якості покрівельних матеріалів?

8. Для яких цілей і де використовують вогнетривкі керамічні матеріали?

9. Основні властивості керамічної цегли та вимоги до її якості.

10. Методи виробництва керамічної цегли та їх особливості.

11. Як визначається марка керамічної цегли?

РОБОТА № 4

ЛІСОВІ МАТЕРІАЛИ

Деревиною називають сукупність тканин деревних волокон, що містяться в стовбурі дерева.

Деревина застосовується в натуральному або переробленому вигляді в багатьох галузях народного господарства.

Деревина характеризується високими механічними властивостями, гарною оброблюваністю, малою теплопровідністю, малою середньою густиною, пружністю, хімічною стійкістю й ін.

Однак деревина має і ряд недоліків: неоднорідність будови; здатність поглинати і випаровувати вологу при зміні вологості повітря, через що в деревині виникають напруги, що викликають тріщини і жолоблення; легку займистість і ін.

Транспорт, найбільший споживач деревини, застосовуваної для будівництва і ремонту основних і допоміжних транспортних пристроїв - рухомого складу, колії, будинків і споруд.

З нечисленних порід дерев, що виростають на території України, промислове значення має біля півтора десятка хвойних і листяних порід. Деревину хвойних порід широко застосовують не тільки в будівництві, але також у деревообробній і лісохімічній промисловості.

Листяних лісів в Україні втроє менше, ніж хвойних. Однак листяні породи переважають хвойні численністю, різноманітністю властивостей і характером застосування.

Значний відсоток загальної площі лісів країни складають три листяні породи: береза (13%), осика (2,5%) і дуб (1,3%). На кожну з інших листяних порід приходиться менш 1% усієї площі. Тому в будівництві застосовують головним чином осику, березу, липу, тополю. Ці породи застосовують при будівництві тимчасових і підсобних будинків, а також для виготовлення перегородок і опалубки.

 

 

4.1 БУДОВА ДЕРЕВИНИ

4.1.1 ЧАСТИНИ ДЕРЕВА І БУДОВА ДЕРЕВИНИ

Зростаюче дерево складається з коренів, стовбура і крони.

Корені служать для одержання з ґрунту води з розчиненими в ній мінеральними речовинами, а також для збереження запасних живильних речовин.

Стовбур проводить воду від коренів до листів. Цей рух вологи називають висхідним рухом соку. Крім того, він служить для збереження запасу живлення. Стовбур дає основну кількість деревини, утвореною зростаючим деревом.

Крона складається з гілок і листів або хвої. Через листя частина води, що надійшла від коренів, випаровується. Волога, що залишилася з розчиненими в ній мінеральними речовинами під впливом сонячного світла і тепла вступає в з'єднання з вуглецем і утворює органічні живильні речовини.

Вуглець листи одержують з навколишнього середовища у вигляді вуглекислого газу, що у листах розкладається на вуглець і кисень. Кисень з листів виділяється в повітря. Живильні речовини, що утворилися в листах, по внутрішньому шарі кори - лубові - спускаються вниз і розповсюджуються по всьому дереву. Це називається спадним рухом соку.

4.1.2 ОСОБЛИВОСТІ БУДОВИ ДЕРЕВИНИ

ХВОЙНИХ ПОРІД

На відміну від деревини листяних порід деревина хвойних порід не має судин провідної і волокон механічної тканини і складається з досить одноманітних, розташованих радіальними рядами замкнутих клітин, що називаються трахеїдами.

Трахеїди займають 90÷95% об’єму хвойної деревини. Довжина трахеїд 2÷10 мм, товщина 0,02÷0,05 мм. Один річний шар має ранні і пізні трахеїди.

У деревині хвойних порід маються смоляні ходи, заповнені смолою вузькі довгі міжклітинні канали, утворені паренхімними клітками. У смоляних ходах виробляється і накопичується смола. Вона збільшує стійкість деревини проти загнивання. Найбільша кількість смоляних ходів у сосни, а самі великі ходи в кедра.

 

4.2 БУДОВа СТОВБУРА ДЕРЕВА

(макроструктура)

Стовбур - основна і найбільш коштовна частина дерева, з нього одержують від 60% до 90% деревини. Верхня частина стовбура називається вершиною, товста нижня частина - окоренок (прикорень). Місце обріза дерева поперек стовбура називається торцем.

Будова деревини, видима неозброєним оком або за допомогою лупи, називається макроструктурою.

Будова деревини на поверхнях її розрізів у різних напрямках стосовно осі стовбура має різний вигляд. Неоднакові в різних напрямках і властивості деревини. Тому прийнято вивчати деревину в наступних трьох основних розрізах стовбура (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Розрізи стовбура дерева: 1-торцевий, 2-радіальний,

3-тангенціальний

Торцевий - поперечний розріз, що проходить перпендикулярно осі стовбура;

Радіальний - поздовжній розріз, що проходить уздовж осі стовбура через серцевину або в напрямку до серцевини.

Тангенціальний - поздовжній розріз, що проходить уздовж стовбура на деякій відстані від серцевини.

На торцевому розрізі (рис. 4.2) стовбура дерева розрізняють кору, луб, камбій, заболонь, ядро і серцевину, а також річні шари і серцевинні промені.

Серцевина - розташована в центральній частині стовбура по всій його довжині. Діаметр серцевини в дерев хвойних порід 2÷3 мм, у листяних - трохи більше.

Рис. 4.2. Торцевий перетин стовбура дерева: 1 - кора, 2 - луб,

3 - камбій, 4 - заболонь, 5 - ядро, серцевина

Серцевина складається з деревини, що утворилася в перші роки росту дерева, вона відрізняється значною пухкістю і недостатньо міцним зрощенням з ядровою деревиною.

Основну масу стовбура складає деревина, що щорічно наростала при житті дерева концентричними шарами по напрямку від серцевини до кори.

У деяких порід частина деревини, що розташована ближче до серцевини, має більш темний колір і меншу вологість, у цьому випадку вона називається ядром, а периферична деревина - заболонню. Породи, що мають ядро, називаються ядровими. До ядрових відносяться, наприклад, сосна, модрина, кедр, дуб, ясен. Породи, у яких колір деревини по напрямку від серцевини до кори однаковий, називаються безядровими.

Заболонь - більш молода в порівнянні з ядром деревина, вона має меншу густину, у багатьох її клітинах можуть бути залишки протоплазми. По заболоні відбувається висхідний рух соків. Заболонь збільшується за рахунок щорічного наростання під корою шарів нової деревини, а ядро - за рахунок відмирання клітин і переходу їх у ядро в найбільш глибоких річних шарах заболоні.

Кора складається з зовнішнього коркового шару і внутрішнього шару - лубу. Корковий шар захищає дерево від шкідливих впливів зовнішнього середовища і механічних ушкоджень. По лубі відбувається спадний рух соків.

Між корою і деревиною знаходиться тонкий шар живих клітин - камбій. У камбії щорічно протягом усього періоду росту відбувається утворення нових клітин, завдяки чому дерево збільшується в товщину.

На поперечному розрізі стовбура більшості деревних порід видні річні шари, розташовані концентричними кільцями. Річний шар - це деревина, що наросла протягом року в результаті життєдіяльності камбію. Річні шари добре видні в багатьох порід, особливо в хвойних.

Будова річного шару по ширині в багатьох порід неоднакова: розрізняється рання частина шару, розташована ближче до серцевини, і пізня - ближче до кори. Рання частина наростає навесні і на початку літа. У цей час у ґрунті багато вологи, тому більше розвиваються провідні тканини: у хвойних порід - широкосмугасті тонкостінні трахеїди, у листяних - великі судини. Деревина ранньої частини річного шару утворюється пористою і, як правило, більш світлого кольору. Деревина пізньої частини річного шару, що наростає наприкінці літа і восени, формується більше з клітин механічних тканин (у листяних порід) або товстостінних трахеїд (у хвойних порід), тому в порівнянні з ранньою частиною відрізняється більшою густиною, міцністю і більш темним кольором.

Серцевинні промені складаються з декількох рядів клітин, розташованих у радіальному напрямку. Серцевинні промені маються в деревині будь-якої породи. Служать промені для проведення води, повітря і живильних речовин у горизонтальному напрямку.

Кількість і ступінь розвитку серцевинних променів залежить від породи й умов росту дерева. У добре освітлених дерев серцевинних променів більше, ніж у тих, що знаходяться в тіні.

4.3 ФОРМУВАННЯ І СТРУКТУРА ЦЕЛЮЛОЗИ

Деревина сосни складається з пустотілих веретеноподібних трахеїд, стінки яких сформовані в основному з природного полімеру - целюлози.

Спочатку у листах дерева з атмосферного вуглекислого газу СО₂ та води Н₂О під дією сонячного світла утворюється глюкоза:

Глюкоза добре розчинюється у воді. В розчиненому вигляді вона внутрішніми каналами дерева дістається клітин камбію, що ростуть. В стінках клітин в результаті реакції поліконденсації молекул глюкози утворюються кисневі зв’язки -О- і молекули води, які надходять до соку дерева.

-ОН + НО- ® -О- + Н₂О

Кисневий зв’язок з’єднує кінці молекул глюкози між собою, утворюючі макромолекулу целюлози, яка складається з декількох сотень глюкозних ланок.

Таким чином, целюлоза є природним лінійним полімером, нитковидні ланки якого жорстко зв’язані (зшиті) гідроксильними зв’язками.

4.4 МІКРОСТРУКТУРА ДЕРЕВИНИ

Про мікроструктуру деревини сосни дає уявлення мікрофотографія зразку східної білої сосни, рис. 4.3.

Основну масу деревини сосни складають трахеїди, рис. 4.4, рис. 4.5, (90÷95% загального об’єму деревини) з великими пустотами - люменами, що розташовані вздовж ствола та частково в поперечному напрямку трахеїди серцевинних променів (5÷10% від загального об’єму деревини). По серцевинним променям деревина легше усього розколюється та розтріскується.

Найбільш міцна та стійка до загнивання опорна (механічна) тканина, що утворена трахеїдами пізньої деревини. Трахеїди виконують також провідну функцію, сполучуються між собою за допомогою мікроскопічних отворів.

 

Рис. 4.3. Мікрофотографія зразка східної білої сосни. Можна бачити повздовжні трахеїди, смоляні ходи, промені, облямовані пори на радіальній поверхні трахеїд та зони контакту напівоблямованих пор на променях трахеїд

Рис. 4.4. Трахеїди ранньої (а) та пізньої (б) деревини

а) б)

Рис. 4.5. Електронна мікрофотографія поперечного перерізу: а - фрагменту стінок трахеїд сосни ладанної, обробленої фтористоводневою кислотою HF, ×12000; б - клітин червоного дуба, ×2000

На рис. 4.5, а зображено електронний мікрознімок поперечного перерізу фрагменту стінок трахеїд сосни ладанної, обробленої фтористоводневою кислотою HF, зі збільшенням зображення ×12000. Більш наглядно мікроструктуру стінок трахеїд можна представити з рис. 4.5, б, що відображує стінки клітин красного дуба зі збільшенням ×2000.

Трахеїди та їх стінки складаються з декількох шарів, які відрізняються за своїм складом та товщиною. Внутрішня порожнеча трахеїди - люмен.

4.5 СУБМІКРОСТРУКТУРА ДЕРЕВИНИ

Структура первинної оболонки являє собою дисперсну систему, в якій мікрофібрили целюлози оточені лігніном, геміцелюлозою (молекулярна маса менш 1000) та пектиновими речовинами. Первинна оболонка входить до складу серединної пластинки (лігнінового прошарку), вміст лігніну в якій складає приблизно 70% від її маси.

Зовнішній шар вторинної оболонки, що примикає до первинної, також уявляє собою дуже тонкий шар товщиною 120÷500 нм. Він займає приблизно 10% від всієї площини поперечного перерізу клітинної стінки трахеїди.

Лігнін у зовнішніх шарах вторинних оболонок знаходиться у вигляді часток шириною приблизно 45 нм, які мають продовгувату форму.

4.5.1 РОЗПОДІЛ ЛІГНІНУ В ДЕРЕВИНІ

Електронно-мікроскопічні дослідження зразків деревини хвойних порід, підготовлених різноманітними методами хімічного і ферментного розкладання, показали східні результати в розподілі лігніну в стінках трахеїд деревини. В середньому 74% лігніну міститься у складі прошарку між трахеїдами і приблизно 15÷16% у інших рівнях стінки клітини.

Лігнін в залежності від його розташування в деревині має різну структуру (рис. 4.6 - 4.8). За даними досліджень в лігніновому прошарку відсутня упорядкована кристалічна структура.

На рис. 4.6, а можна бачити тіла розміром 20÷60 нм в діаметрі, що являють собою області ущільненого або з більш високим ступенем полімеризації лігніну хвойних породах.

Третинна стінка покриває тонким шаром весь клітинний люмен. Будова третинної стінки індивідуальна для кожної породи деревини, але більш значні відзнаки проявляються у будові трахеїд м’якої і твердої деревини. У різновидах м’якої деревини, типу сосни Pinus silvestris та Рeсеа abies, товщина третинної стінки складає приблизно 70÷80 нм. Деревина твердих порід має більш тонку оболонку. Третинна стінка складається з мікрофібрил та аморфного матеріалу як матриці (рис. 4.6, б).Товщина мікрофібрил коливається в межах 12÷18 нм. Для третинної стінки характерним є переплетення мікрофібрил целюлози в невеличкі пачки хрест-навхрест одна до одної під кутом 20÷30° (рис. 4.7, а). Третинні стінки покривають не тільки внутрішню частину трахеїд, фібрил та з’єднуючих капілярів, але і порожнечі облямованих пор і канали простих пор (рис. 4.7, б).

а) б)

Рис. 4.6. Лігнін після фтористоводневої кислоти сосни ладанної.

а) збільшення ×32000, б) з послідуючою обробкою хлоридом кальцію ×8500

Третинна стінка має деяку стійкість до кислот та луг, а також проявляє високу стійкість до руйнування грибами бурої гнилі. Це може бути слідством більшої, в порівнянні з вторинним шаром ступенем лігніфікації.

В більшості різновидів деревини існує додатковий, так званий вкритий наростами шар. Ця особлива структура вкриває третинну стінку в трахеїдах, капілярах, а також в порожнечах облямованих пор і каналах простих пор. Вкритий наростами шар складається з сферичних часток, наростів (рис. 4.8, а). Розміри наростів варіюють в межах від < 0,01 мкм до 1 мкм (рис. 4.8, б), середній діаметр знаходиться в діапазоні 0,1×0,2 мкм. Крім того, наростами вкриті пори клітинних оболонок. Їх розмір меншій і не такий змінний, як в трахеїдах.

а) б)

Рис. 4.7. а) третинна стінка трахеїди ялини з тканою (переплетеною) текстурою мікрофібрил Pecea abies,

б) мембрана облямованої пори Douglas fir ×3500.

а) б)

Рис. 4.8. а) повздовжній вкритий наростами шар, Fagus silvatica,

б) розподілення за розмірами 300 наростів в трахеїдах деревини хвойної породи.

Вкритий наростами шар складається головним чином з похідних протоплазми. Він утворюється на етапах завершення клітинного розвитку, коли лігніфікація (одерев’яніння) закінчилась або майже закінчилась. Цей шар характеризується стійкістю до хімічного розчинення.

Третинна стінка та вкритий наростами шар два різних шари внутрішньої поверхні клітин деревини. Їх властивості в більшості відрізняються від головної частини клітинної стінки, вторинної стінки. Та як усі рідини, що дифундують з клітинного люмена в стінки і пори, та навпаки, повинні переміщуватися крізь обидва шари, вони будуть впливати на ряд властивостей деревини, таких як адгезія, дифузія та розчинність.

Третинна стінка - самий внутрішній шар стінки деревинної клітини як м’яких, так і твердих порід. В більшості зразків деревини на третинній стінці знаходиться додатковий шар утворений невеликими наростами, частіш вкритих аморфною речовиною. Рідкі (низьков’язкі) матеріали, що використовуються для диспергування деревини, просочувальні захисні склади та клеї повинні дифундувати з клітинного люмена в стінку клітини, проникаючи крізь третинну стінку і вкритий наростами шар, цьому їх структура впливає на особливості властивостей порід деревини при подрібненні, захисту просочуванням, склеюванні.

Вторинний шар в стінці складається в основі з високоміцної фіброподібної целюлози, котра визначає високу міцність деревини в напрямку вздовж волокон. В поперечному напрямку міцність деревини визначається адгезіїною міцністю лігніну до насиченої целюлозою вторинної стінки або когезійною міцністю лігніну як менш міцного, ніж целюлоза, матеріалу.

Лігніновий прошарок є достатньо товстим, товщина значно перевищує розміри її структурних сферичних елементів діаметром 20÷60 нм.

Контрольні запитання

1. Які породи деревини використовуються для будівельних цілей?

2. Позитивні та негативні властивості деревини.

3. Дати визначення, що таке торцевий, радіальний та тангентальний розрізи стовбура дерева.

4. Будова деревини по торцевому розрізу?

5. Яка будова деревини на макрорівні?

6. Яка будова деревини на мікрорівні?

РОБОТА № 5

ПОРОКИ ДЕРЕВИНИ, ВИДИ ЛІСОВИХ МАТЕРІАЛІВ, НАПІВФАБРИКАТИ І БУДІВЕЛЬНІ ДЕТАЛІ І ВИРОБИ

5.1 ПОРОКИ ДЕРЕВИНИ

Відхилення від нормальної будови деревини, що впливають на її технічні властивості, називаються пороками.

Деякі пороки можна легко знайти при зовнішньому огляді дерева, більшість з них сховано і може бути виявлено тільки після валки дерева або після оброблення деревини. Пороки впливають на технічні якості деревини. Це залежить від виду і ступеня їхньої виразності і від призначення деревини.

На відміну від інших будівельних матеріалів, сорт деревини встановлюють не тільки від її міцності, але і на підставі оцінки наявних пороків.

Той самий порок в одних сортаментах неприпустимий, в інших - знижує сортність дерева, у третіх не має практичного значення.

5.1.1 ПОРОКИ БУДОВИ ДЕРЕВИНИ

Завилькуватість - ненормальна будова деревини, що виражається в неправильному розташуванні волокон, наприклад, хвилеподібна завилькуватість зустрічається у всіх деревних порід і може поширюватися або на все дерево, або на окремі ділянки.

Завилькуватий стовбур важко розколюється і важко обробляється, але деревина має красивий малюнок. З погляду будівництва Завилькуватість знижує якість деревини.

Косошар - така будова деревини стовбура, коли волокна розташовуються гвинтоподібне (рис. 5.1, а).

Косошар зустрічається у всіх порід (частіше в дуба і сосни) і розпізнається по спіральному розташуванню тріщин.

Косошарне дерево непридатне для розпилювання на пиломатеріали.

Ройка - являє собою зовнішні подовжні поглиблення в нижньої окоренкової частини дерева. Торцевий розріз при цьому виходить хвилеподібного обрису.

У залежності від глибини і довжини цей порок може знижувати сорт круглого лісу.

Закомелистість - значне і різке стовщення в окоренкової частини стовбура. Закомелистість може знижувати сорт круглого лісу, тому що викликає косошар.

а)	б)	в)

Рис. 5.1. Пороки будови деревини: а – косошар, б – подвійна серцевина, в - крен

Подвійна заболонь - порок, що зустрічається переважно в дуба і сосни.

Подвійна або хибна заболонь полягає в тому, що з ядрової частини стовбура утвориться кілька річних шарів, по властивостях і кольору схожих на заболонь. Вона добре видна на торцевому розрізі у вигляді світлих концентричних смуг.

Деревина з подвійною заболонню має низькі будівельні якості.

Подвійна серцевина характеризується наявністю двох серцевин у торцевому розрізі стовбура (рис. 5.1, б).

Крен - являє собою різке потовщення літньої деревини, річного шару зі значним підвищенням чого твердості на більш вузької стороні і зміщенням серцевини (рис. 5.1, в).

Звичайно вона зустрічається при двоверховітті дерева у верхній частині стовбура. Подвійна серцевина знижує якість сортаменту.

Кривизна - скривлення частини стовбура під час росту в одному або декількох місцях.

Якщо скривлення спрямоване в одну сторону - кривизна називається однобічною. Якщо в різні сторони - різнобічною.

Збіжистість - ненормальне (різке) зменшення діаметру стовбура від окоренкової частини до вершини. За норму збіжистості приймають зменшення діаметру стовбура на 1 см на 1 погонний метр довжини стовбура.

Збіжистість збільшує відходи при розпилюванні лісу, є причиною косошару.

5.1.2 СУЧКИ

Сучки - основа живих або відмерлих при житті дерева гілок - є неминучим пороком, тому що обумовлені ростом дерева. Кількість, розміри та стан сучків впливають на якість деревини, призначеної для розпиляння. В залежності від розташування на стволі дерева та плоскості розпилу сучки можуть виходити на поверхню пиломатеріалу у вигляді кола, овалу, клину.

При попаданні розпилу вздовж зрослого сучка отримують зшивний сучок (рис. 5.2, а), поперек двох поряд розташованих сучків - лапчастий сучок (рис. 5.2, б).

а)	б)

Рис. 5.2. Сучки: а - зшивний сучок; б - лапчастий сучок

Розрізняють сучки наскрізні, тобто ті, що виходять на обидві сторони пиломатеріалу (дошки), та не наскрізні - виходять тільки на один бік дошки.

В залежності від стану деревини сучка та ступеню зростання його з деревиною стовбура розрізняють:

Зрослий твердий сучок - річні шари сучка складають одне ціле з навколишньою деревиною. Деревина сучка тверда і нормальної структури.

Розрізняють здорові, рогові і пофарбовані тверді сучки. У здоровому сучку немає ніяких ознак гнили. Він пофарбований у колір навколишньої деревини або злегка темніше неї.

Роговий сучок має здорову деревину, щільно просочений смолою, дубильними або іншими речовинами, пофарбований значно темніше, ніж навколишня деревина.

Незрослий сучок. До цієї категорії відносяться сучки, що утворюють у деревині отвори або гнилі ділянки. Ці сучки розділяються на ті, що випадають (тверді), пухкі і тютюнові.

Випадний (твердий) сучок зустрічається в пиломатеріалах і фанері. Має тверду деревину, але на всьому протязі безпосередньо не зв'язаний з навколишньою деревиною і легко випадає.

Пухкий сучок оточений здоровою деревиною, але сам знаходиться в такій стадії гниття, коли деревина частково втратила первісну структуру.

Тютюновий сучок - сучок, що розклався, що перетворився в коричневу масу.

5.1.3 ТРІЩИНИ

Тріщини являють собою розриви деревини уздовж волокон, що утворюються при висиханні і при впливі інших факторів.

У залежності від часу появи і характеру ушкодження розрізняють наступні види тріщин: метик; відлуп; морозобоїна; вітрогонка; тріщини усушки.

Метик - внутрішня подовжня тріщина, що проходить через серцевину стовбура, але не доходить до його периферії. Метик йде уздовж стовбура нагору від окоренку, де він має найбільший розвиток.

Простий метик складається з двох або однієї тріщини, розташованих по одному діаметрі (рис. 5.3, а).

Хрестовий метик - утвориться двома або декількома тріщинами, розташованими під кутом одна до одної (рис. 5.3, б, в).

Розрізняють згодний метик, коли тріщина йде уздовж стовбура в одній площині, незгодний метик, коли тріщина йде уздовж стовбура гвинтоподібно, на верхньому торці стовбура її напрямок інший, ніж на нижньому.

Метик порушує цілісність деревини і знижує її сортність. Простий згодний метик не знижує сортності колод, що направляються на розпилювання.

Відлуп - внутрішня тріщина, що йде по річному шарі (рис. 5.3, г). Відлуп порушує цілісність деревини, псує пласт дошки і знижує сортність.

Морозобоїна - зовнішня подовжня тріщина, більш широка на зовнішній частині стовбура і зменшувана в напрямку до центра (рис. 5.3, д).

Морозобоїна називається відкритою, якщо тріщина відкрита, і закритої, якщо вона зовні заросла шаром деревини.

Морозобоїна може поширюватися на значну частину стовбура, а по глибині доходити до серцевини. Вона спотворює форму стовбура, порушує цілісність деревини, сприяє появі гнилизни і знижує сорт деревини.

Тріщини усушки - утворюються при висиханні деревини і поширюються від поверхні колоди всередину (рис. 5.3, е).

Розрізняють тріщини: торцеві без виходу на бічну поверхню; торцеві , що виходять на одну сторону; торцеві наскрізні, вихідні на обидві бічні поверхні.

а)	б)	в)
г)	д)	е)

Рис. 5.3. Тріщини: а - простий метик, б, в - хрестовий метик,

г - відлуп, д - морозобоїна, е - тріщини усушки.

5.1.4 НЕНОРМАЛЬНІ ФАРБУВАННЯ І ГНИЛИ

Хімічні фарбування здебільшого зникають після просихання деревини.

Зустрічаються наступні фарбування: сплавна жовтизна, засмага, продубина, глибока жовтогаряча.

Хімічні фарбування на властивості деревини практично не впливають.

Гриби - що зростають на деревині, звичайно змінюють її нормальний колір. Наприклад, гриби, що руйнують деревину спочатку офарблюють її (початкова стадія гнили). При наступному розвитку гриба стає помітним зміна структури деревини і її поступове руйнування (кінцева стадія гнили).

Фарбування і гнили розділяються на внутрішні (ядрові) і зовнішні (заболонні).

Внутрішні фарбування і гнили з'являються при житті дерева, а зовнішні фарбування і гнили - у зрубаному дереві або після відмирання стовбура.

Синяв зустрічається на всіх деревних породах. Являє собою ненормальне синювато-сіре фарбування заболонної деревини, викликувану грибами, що розвиваються в живих клітинах деревини.

Синяв знижує міцність деревини й особливо її опір ударним навантаженням.

Червонина - фарбування заболонної деревини: у хвойних порід вона палева, у дуба - коричнева або темно-бура.

Червонина може викликати руйнування деревини.

Зовнішня порохнява гнилизна - результат руйнування мікроорганізмами зрубаної деревини, що знаходилася в несприятливих умовах збереження або експлуатації.

Характеризується порушенням структури деревини і різким зниженням міцності. Ураження спостерігається переважно в зовнішній частині і поширюється всередину.

Живильним середовищем для грибів і мікроорганізмів служить целюлоза деревини. Гриби виділяють особливий фермент - цитазу, що переводить нерозчинну у воді целюлозу в розчинну речовину - глюкозу:

(С₆ Н₁₀ О₅) + n Н₂О = n (С₆ Н₁₂ О₆)

целюлоза глюкоза

У тілі гриба глюкоза окисляється киснем повітря, утворюючи вуглекислий газ і воду:

(С₆ Н₁₂ О₆) + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О

З приведених рівнянь видно, що для життєдіяльності грибів, що руйнують деревину потрібні волога і кисень.

У сухій деревині гриби не розвиваються, не з'являються в деревині, що знаходиться увесь час під водою, тому що немає доступу повітря. Легко гниє деревина в умовах перемінної вологості. Гриби розвиваються тоді, коли деревина заражена ними. Гриби розмножуються спорами, що легко переносяться вітром або комахами.

Гнилизна викликає руйнування дерев'яних конструкцій.

Дійсний домовий гриб при сприятливих умовах розвитку утворює пишні білі ватоподібні грибниці (рис. 5.4). Гриб зустрічається в дерев'яних конструкціях житлових і виробничих будівель, де руйнує деревину як хвойних, так і листяних порід. Дійсний домовий гриб добре розвивається при температурі 18¸22°С і вологості повітря 87¸95%.

а)	б)

Рис. 5.4. Домові гриби: а – білий; б – плівчастий

Щоб убити грибницю, достатній вплив температури 40°С протягом однієї години.

Більшість грибів руйнують деревину дуже швидко. Деревину, заражену домовими грибами, необхідно спалювати, приймаючи заходи для захисту навколишніх дерев'яних конструкцій від зараження.

При вологості деревини менш 20% і більш 70% деревина не гниє.

5.1.5 ЗАХИСТ ДЕРЕВИНИ

Для захисту деревини від гниття під час її експлуатації застосовують як конструктивні заходи, так і обробку деревини антисептиками.

Конструктивні заходи:

- покриття вологостійкими плівками;

- пароізоляція рулонними матеріалами з боку потрапляння вологи;

- вентиляція підвалів та підпілля;

- ізоляція від теплопровідних та волого провідних матеріалів ізолюючими матеріалами.

Якщо заходами конструктивного характеру не можна зберегти деревину від зволоження, її просочують антисептиками - хімічними речовинами, які вбивають грибні спори чи створюють середовище, в якому їх життєдіяльність стає неможливою.

До антисептиків ставиться ряд вимог, найголовнішими з яких є такі:

- вони мають убивати грибні клітини,

- легко проникати в деревину,

- бути стійкими як з фізичного, так і з хімічного боку,

- безпечними в протипожежному плані й нешкідливими для здоров’я людини,

- не мати неприємного запаху,

- не знижувати сортність, міцність і якість деревини,

- бути дешевими й не дефіцитними матеріалами.

Антисептики поділяють на розчинні й нерозчинні у воді. До водорозчинних антисептиків належать фторид натрію, кремнефторид натрію, дінітрофенолят натрію, мідний купорос тощо. Як дезінфікуючі речовини використовують 15%-й розчин мідного купоросу, 10%-й розчин залізного купоросу, 5%-й розчин хлориду цину, 10%-й розчини кухонної солі та хлорного вапна тощо.

До водонерозчинних належать маслянисті та кристалічні антисептики. Маслянисті антисептики добре вбивають гриби, глибоко проникають у деревину, довго зберігаються в ній і не вимиваються водою.

Проте вони мають неприємний запах, а тому їх можна використовувати для просочування дерев'яних конструкцій, які перебувають на повітрі чи у воді (шпали, частини мостів, палі тощо). До маслянистих антисептиків належать креозотова та антраценова олії, креозот, карболеніум, кам'яновугільна смола тощо. Кристалічні антисептики, нерозчинні у воді, розчиняються в гасі чи скипидарі і у вигляді таких розчинів застосовуються для просочування деревини. До кристалічних антисептиків належать технічний оксидифеніл, технічний пенто-хлорфенол тощо.

Деревину антисептують нанесенням на її поверхню розчинів чи паст, що антисептують, поверхневим випалюванням частини деталі, що антисептується, з наступним зануренням у відповідний розчин, послідовним навперемінним зануренням у гарячу та холодну ванну з антисептиками, просочуванням антисептуючою речовиною під деяким тиском. Спосіб антисептування вибирають залежно від зволоження дерев'яних виробів під час експлуатації (постійне чи змінне зволоження, глибоке чи поверхове), від температурних умов, в яких вони перебувають, від виду деревної породи.

Деревина - це горючий матеріал. При температурі 120÷150°С вона повільно обвуглюється, а при 250÷300°С займається. При температурі понад 350°С гази, що виділяються з деревини, займаються навіть при відсутності відкритого вогню. Щоб уникнути займання, передбачають ряд конструктивних заходів: віддаляють дерев'яні конструкції від джерел нагрівання; влаштовують захисні футеровки з неспалимих матеріалів (цегли, бетону); покривають шаром мало-теплопровідного мінерального матеріалу (азбестового, азбестоцементного, пористої штукатурки тощо). Для оберігання від вогню деревину просочують різними вогнезахисними сполуками (антипіренами), які наносять на її поверхню у вигляді паст та фарб. Вогнезахисні пастові речовини готують на основі фосфорнокислого чи сірчистого амонію, бури, борної кислоти. При нагріванні вони легко плавляться й перекривають доступ кисню або виділяють гази, які не підтримують горіння. Вогнезахисні фарбові суміші виготовляють із в'яжучої речовини (рідке скло), наповнювача (кварцовий пісок, крейда) та лугостійкого пігменту. Вогнезахисна дія суміші виявляється в тому, що з підвищенням температури фарба пухириться, утворюваний пористий шар знижує температуру на поверхні деревини. Обробляють деревину антипіренами тими самими методами, що й у випадку антисептування.

5.2 ВИДИ ЛІСОВИХ МАТЕРІАЛІВ

Розрізняють наступні види лісових матеріалів: круглі, пиломатеріали, напівфабрикати і будівельні деталі і вироби.

5.2.1 КРУГЛІ ЛІСОВІ МАТЕРІАЛИ

Круглі лісові матеріали - відрізки деревних стовбурів з корою або без кори, з підрубленими суками і правильно обпиляними торцями. У залежності від діаметра стовбура у верхньому відрубі підрозділяються на кругляки (діаметр більш 12 см), підтоварник (діаметр 8¸11 см) і жердини (діаметр 3¸7 см).

У залежності від призначення розрізняють будівельні і пиловочні матеріали.

Будівельні кругляки виготовляються зі стовбурів хвойних порід і призначаються для несучих будівельних конструкцій промислових, житлових, гідротехнічних споруджень, а також для паль, елементів пальових опор і прогонових споруд дерев'яних мостів.

Пиловочні кругляки виготовляються зі стовбурів хвойних і листяних порід і призначаються для отримання різних пиломатеріалів. Короткі товсті обрізки деревного стовбура діаметром більш 200 мм називаю кряжами. Їх використовують для отримання різних видів фанери.

5.2.2 ПИЛОМАТЕРІАЛИ

Пиломатеріали, одержувані шляхом подовжнього розпилювання пиловочних кругляків, підрозділяються на бруси, дошки, бруски, шпали й ін. (рис. 5.5)

а) б) в)

Рис. 5.5. Види пиломатеріалів: а - пластини; б - чверті; в - обапіл

Бруси - являють собою пиломатеріали, ширина і товщина яких перевищує 110 мм. Будівельні бруси виготовляють переважно з хвойних порід. Будівельні бруси застосовують для несучих конструкцій будинків - балок, крокв і т.п., а також для прогонових споруд мостів.

Дошки - пиломатеріали товщиною 100 мм і менш при ширині, що перевищує товщину більш ніж у 3 рази (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Дошки: а - необрізна, б - напівобрізна, в - обрізна, г, д - схеми розпилювання пиловочних кругляків.

Бруски - пиломатеріали товщиною не більш 100 мм і при ширині, що не перевищує товщину більш ніж у 3 рази.

Шпали (ДСТУ 78:2009) виготовляють з деревини сосни, ялини, модрини, ялиці, кедра і бука. За формою поперечного перерізу їх поділяють на три види:

обрізні - пропиляні всі чотири сторони (рис. 5.7, а);

напівобрізні - пропиляні три сторони (рис. 5.7, б);

необрізні - пропиляні тільки дві протилежні сторони (рис. 5.7, в).

Дерев’яні шпали для залізниць широкої колії в залежності від призначення виготовляють трьох типів:

І - для головних колій;

ІІ - для станційних та під’їзних колій;

ІІІ - для малодіяльних під’їзних колій промислових підприємств.

Сортамент дерев’яних шпал наведений у табл. 5.1.

 

Таблиця 5.1

Сортамент дерев’яних шпал

Тип шали	Товщина, h	Висота пропиляних бокових сторін, h1	Ширина	Довжина
верхньої платі	нижньої платі, b1
b	b1
не менш
І	180±5				250±5	2750+20
ІІ	160±5				230±5
ІІІ	150±5				230±5

 

а)	б)	в)

Рис. 5.7. Види дерев’яних шпал: а - обрізні; б - напівобрізні;

в - необрізні.

5.3 НАПІВФАБРИКАТИ І БУДІВЕЛЬНІ

ДЕТАЛІ І ВИРОБИ

Стругані і шпунтовані дошки, і бруски на одній стороні мають шпунт (виїмку), а на іншій - гребінь (виступ), за допомогою яких їх щільно приганяють по крайках. Шпунтовані дошки застосовують для улаштування підлог, перегородок, а також для оббивки стін і стель.

Профільовані стругані заготівки включають плінтуси і галтелі, використовувані для закладення кутів між підлогою і стінами, поручні, наличники для обшивання віконних і дверних коробок.

Паркетом називають матеріал, з якого викладається паркетна підлога.

Фанерою називають листи деревини, одержані склеюванням по товщині тонких шарів шпону. Шпон одержують на спеціальних верстатах шляхом зрізання шару деревини у вигляді широкої безперервної стрічки з обертового попередньо розпареного кряжу і наступного розкрою на форматні листи. Фанера складається з трьох і більш шарів шпону, склеєних між собою з взаємно перпендикулярним розташуванням волокон деревини.

Дерев’яно-шаруваті пластики являють собою листовий матеріал, отриманий методом пресування шарів шпону, просочених при високій температурі синтетичними смолами. Застосовується в конструкціях, від яких потрібні хімічна стійкість й високий опір стиранню.

Фібролітом називають плитний матеріал виготовлений на основі відходів деревообробки (деревних стружок), скріплених мінеральними в’яжучими. Вироби з фіброліту морозостійкі, не загнивають, не уражаються гризунами. Застосовуються для виготовлення перекриттів, перегородок і покриттів сільськогосподарських і складських будівель, а також стін дерев'яних стандартних будівель.

Арболіт - деревобетон на мінеральному в'яжучому. Для виготовлення арболіту використовують відходи лісопиляння і переробки деревини. Застосовують для виготовлення начіпних панелей зовнішніх стін, самонесучих панелей зовнішніх і внутрішніх стін, плит покриттів.

Деревостружкові й деревоволокнисті плити виготовляють методом плоского пресування відходів лісопиляння і переробки деревини, змішаних із синтетичними смолами. Застосовують для облицювання внутрішніх стін громадських і адміністративних будинків, для покриттів підлог.

 

Контрольні запитання

1. Які основні різновиди пороків стовбура дерева?

2. Що належить до пороків деревини?

3. Які основні види тріщин в деревині, від чого вони виникають?

4. Які основні види сучків, як вони впливають на властивості деревини?

5. При яких умовах деревина не гниє і не уражується грибами?

6. Заходи з запобігання деревини гниттю та горінню.

7. Види лісоматеріалів, пиломатеріалів та напівфабрикатів.

8. Які матеріали можна одержати з відходів деревини?

 

РОБОТА № 6

НАФТОВІ БІТУМИ І БІТУМНІ МАТЕРІАЛИ

Нафтові бітуми (ДСТУ 4148-2003), це органічні в’яжучі речовини, що являють собою при нормальній температурі тверді або напівтверді речовини чорного або темно-коричневого кольору. Бітуми одержують з нафти шляхом відгону олій (залишкові бітуми), крекінгуванням, тобто розкладанням при високій температурі нафти або нафтових олій (крекінгові бітуми), окислюванням або продувкою повітря через нафтові залишки (бітуми окислені або продуті).

За хімічним складом нафтові бітуми уявляють собою складні суміші вуглеводнів і їхніх неметалічних похідних (з'єднань вуглеводню із сіркою, киснем або азотом). Бітуми розчинні в сірковуглеці, хлороформі, бензолі і деяких інших органічних розчинниках.

Нафтові бітуми в будівництві застосовуються для виробництва покрівельних і гідроізоляційних бітумних матеріалів, виготовлення бітумних складів, що приклеюють, виготовлення антикорозійних фарбувальних складів і ін.

6.1 ДОСЛІДЖЕННЯ БІТУМІВ

6.1.1 ТВЕРДІСТЬ БІТУМІВ

Твердість бітумів (пенетрацію) визначають по глибині проникання в матеріал голки. Визначення виконують у стандартному приладі - пенетрометрі.

Принцип встановлення твердості бітуму в пенетрометрі заснований на вимірі глибини проникання стандартної голки пенетрометра у випробуваний бітум при визначеній температурі, навантаженні і тривалості занурення. Звичайно навантаження приймається в 100 г, тривалість занурення голки 5 с. і температура бітуму в момент випробування + 25°С або для поліпшених марок при 0°С.

Глибину проникання голки виражають у градусах, що визначають по диску пенетрометра. Причому кожен градус диска відповідає опусканню голки в бітум на 0,1 мм при стандартних умовах випробування. Схема пенетрометра приведена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Пенетрометр для визначення твердості бітумів.

На металевому штативі 1, укріпленому на металевій підставці 2, міститься кронштейн, що складається з двох частин. Нижня частина кронштейна має затискний пристрій 3. Верхня частина 4 обладнана круглим циферблатом-диском 5 зі стрілкою 7, що може пересуватися в залежності від пересування нагору або вниз штанги 6. Нижній кінець цієї штанги при русі вниз упирається у верхню частину голкотримача 8, що сковзає в нижньому кронштейні й утримується кнопкою на пружині 10.

Голка 9 закріплюється в самій нижній частині голкотримача гвинтом. Голкотримач разом з вантажем у 50 г і голкою важить 100 г. Перед початком випробування прилад встановлюють строго вертикально.

Сталева голка пенетрометра довжиною 50,8 мм, діаметром від 1 до 1,02 мм, повинна бути загартована і ретельно відполірована. Кінець голки повинний бути конічним, довжиною 6,35 мм; кут загострення - від 8,4 до 9,4°, причому вістря голки діаметром від 0,14 до 0,16 мм повинно бути затуплене.

Попередньо збезводнений зразок бітуму розплавляють на піщаній або масляній бані або в сушильній шафі, нагріваючи при помішуванні скляною паличкою до температури, при якій він здобуває текучість. Розплавлений до текучого стану бітум наливають у мідну чашечку на висоту не менш 30 мм і охолоджують при температурі не вище 10°С протягом години.

Чашку з бітумом поміщають у водяну ванну з температурою 25°С і витримують 1 годину до випробування (коливання температури води у ванні не повинне перевищувати ± 0,5°С). Потім чашку зі зразком бітуму виймають з ванни і поміщають у плоску судину (кристалізатор), наповнений водою з температурою 25°С, і ставлять на столик 11 пенетрометра. Після цього підводять вістря голки до поверхні бітуму, відзначають положення стрілки на шкалі і доводять кремальєру (зубцювату рейку) 6 до верхнього краю голкотримача. Одночасно пускають у хід секундомір і натискають кнопку, даючи голці вільно входити у випробуваний зразок протягом 5 секунд, після закінчення яких кнопку відпускають. Після цього доводять кремальєру 6 знову до верхнього кінця голкотримача; разом із кремальєрою пересувається і стрілка, показуючи відстань занурення, пройденою голкою (у десятих частках міліметра) протягом 5 с.

Після кожного занурення голку промивають бензином і ретельно витирають насухо для видалення бітуму, що пристав.

Визначення повторюють три рази в різних місцях поверхні зразка бітуму, що відстоять не менш чим на 1 см від країв чашки і друг від друга. Середнє з трьох визначень дає величину глибини проникання голки.

6.1.2 РОЗТЯЖНІСТЬ БІТУМІВ

Розтяжністю (дуктильністю) називають властивість бітумів витягатися в тонкі нитки під впливом прикладеної сили, що розтягує.

Величину або ступінь розтяжності вимірюють довжиною нитки до її розриву при температурі 25°С або для поліпшених марок - при 0°С і швидкості витягування 5 см/хв і виражають у сантиметрах.

У різних будівельних матеріалах і конструкціях бітуми можуть випробувати розтяжні зусилля. Тому при інших рівних показниках, наприклад глибини проникання і температури розм'якшення, слід віддати перевагу бітумові з більшою розтяжністю.

Розтяжність бітумів визначають у дуктилометрі (рис. 6.2). Дуктилометр являє собою дерев'яну або пластмасову шухляду 1. Зразки-вісімки 5 у захватах встановлюють одним кінцем на нерухомій опорі 6, а іншим – на рухомій частині 3. При обертанні гвинта 2 гайка 4, що встановлена на гвинті і прикріплена до рухомої частини рухається разом з нею. При цьому зразки розтягуються. На протилежній від гвинта стороні уздовж шухляди встановлена металева лінійка 8, по якій за допомогою стрілки 7, що закріплена на рухомій частині фіксують розтягання. Розтягувати зразок бітуму слід зі швидкістю, що не перевищує 5 см/хв.

 

Рис. 6.2. Дуктилометр

Розбірна мідна форма для зразків для визначення розтяжності бітуму (рис. 6.3) складається з 4 частин. Розміри форми: довжина 7,5 см, ширина зразка в найменшому поперечному перерізі - 1 см, товщина зразка - 1 см.

Визначають розтяжність у такий спосіб. Попередньо збезводнений бітум розплавляють і проціджують через сито з 50 отв/см², а потім перемішують. Форму в зібраному вигляді поміщають на металеву пластинку. Пластинку і середні бічні частини форми з внутрішньої сторони (щоб уникнути приклеювання до них бітуму) покривають сумішшю тальку з гліцерином.

Рис. 6.3. Розбірна мідна форма для зразків при визначенні

розтяжності бітуму.

Розплавлений, проціджений і перемішаний бітум наливають тонким струменем у форми від одного кінця до іншого, поки форми не наповняться урівень із краями. Форми охолоджують протягом 30 хв. при температурі 18¸20°С, після чого надлишок бітуму зрізують гарячим гострим ножем. Зразок бітуму з формою і пластинкою поміщають у водяну баню при 25±0,5°С на 1,5 години. Після цього зразок знімають із пластинки і закріплюють на дуктилометрі, надягаючи кільця форми на штифти його рухомої частини, а потім віднімають бічні частини форми.

Попередньо в дуктилометр наливають воду, що повинна покривати форми зі зразками не менш чим на 2,5 см.

Температура води 25±0,5°С. Цю температуру під час витримки зразків постійно регулюють доливанням гарячої або холодної води. Форми в дуктилометрі з водою витримують протягом 1,5 години. Потім починають обертати маховик, розтягуючи бітум зі швидкістю 5 см/хв. Довжину нитки зразка бітуму (см), відзначену покажчиком у момент її розриву, приймають за розтяжність бітуму.

Для кожного зразка бітуму роблять три визначення розтяжності. Кінцевий результат беруть як середнє з трьох визначень.

При визначенні розтяжності бітумів різної густини (вище або нижче одиниці) густину води відповідно змінюють: підвищують її шляхом додавання розчину повареної солі або знижують додаванням спирту. Нитка бітуму при випробуванні не повинна спливати або тонути.

6.1.3 ТЕМПЕРАТУРА РОЗМ'ЯКШЕННЯ БІТУМІВ

Температура, при якій речовина переходить із твердого стану в рідке, називається температурою плавлення. Бітум не являє собою однорідної в хімічному змісті речовини, а є сумішшю багатьох органічних речовин. З твердого стану в рідке бітуми переходять не відразу й у дуже широкому температурному інтервалі. Тому при дослідженні бітумів визначають температуру розм'якшення. При підвищенні температури бітуми поступово розм'якшуються, причому границя між рідким і твердим станом їх різко не виявляється. Температура розм'якшення бітуму характеризує лише ступінь його рухливості, що і встановлюють при випробуванні.

Температура розм'якшення має велике практичне значення, тому що при даній температурі бітум втрачає ряд своїх будівельних властивостей. Наприклад, у гідроізоляційному килимі, де бітум застосовують для склеювання окремих полотнин, і він сам є гідроізоляційним шаром, у бітумі при температурі розм'якшення значно губляться його властивості як клею і він починає сповзати з вертикальних і похилих поверхонь. Щоб через це не ушкодилися конструкції або матеріали, створюють деякий температурний запас. Так, у конструкціях, у яких бітум може піддаватися нагріванню, наприклад до 50°С, варто застосовувати бітум з температурою розм'якшення 65¸70°С.

Для визначення температури розм'якшення бітумів існує кілька методів; найбільше поширення отримав метод «Кільця і кулі».

Прилад для визначення температури розм'якшення за методом «Кільце і куля» (рис. 6.4) складається з трьох металевих дисків 2, 3, 4, закріплених на визначеній відстані друг від друга минаючими через них і прикріпленими до них металевими стрижнями 6. Два нижніх диски розташовані на відстані 25,4 мм один від одного. У середньому диску маються два отвори, у кожне з яких вставляють латунні кільця 7 із внутрішнім діаметром 15,88 мм, висотою 6,25 мм і товщиною стінок 2,38 мм. У середині верхнього диска мається отвір, у яке вставляють термометр 5, розрахований на визначення температури до 160°С. Термометр встановлюють так, щоб його ртутна кулька знаходилася на рівні кілець.

Рис. 6.4. Прилад для визначення температури розм'якшення бітуму за методом «Кільце і куля»

Розплавленим і перемішаним протягом 15 хвилин при 120°С бітумом заповнюють з надлишком латунні кільця, поміщені на металеву, змазану сумішшю тальку з гліцерином, пластину. Після охолодження надлишок бітуму зрізують нагрітим лезом ножа. Кільця з бітумом вставляють в отвори середнього диска. На поверхню бітуму в центрі кожного кільця поміщають сталеві кулі (рис. 6.5) діаметром 9,53 мм і вагою 3,45÷3,55 г.

Прилад ставлять на 15 хв. у склянку, що наповнена дистильованою водою з температурою +5°С. Після закінчення 15 хв. склянку з приладом ставлять на азбестову сітку і починають нагрівати зі швидкістю підйому температури 5°С в 1 хв. Температуру, при якій бітум під дією маси кульки торкнеться нижнього диска (рис. 6.5), приймають за температуру розм'якшення. Якщо температура розм'якшення по методу «Кільце і куля» виявиться, наприклад, рівною 70°С, скорочено пишуть 70° КиК.

Рис. 6.5.

Якщо температура розм'якшення бітуму вище 80°С, то замість води застосовують гліцерин і зразок перед випробуванням витримують не при 5°С, а при 32°С. Для кожного зразка бітуму роблять два визначення.

Контрольні запитання

1. Який матеріал називається бітумом, які його головні властивості?

2. Які способи виробництва нафтових бітумів?

3. За якими показниками визначають марку бітумів?

4. Які матеріали виробляють на основі бітуму?

5. Як визначається твердість бітуму?

6. Як визначається розтяжність бітуму?

7. Як визначається температура розм’якшення бітуму?

8. Галузі застосування бітумів різних марок?

РОБОТА № 7

ЛАКОФАРБОВІ МАТЕРІАЛИ

Лакофарбовими матеріалами (ДСТУ Б А.1.1-45-94) називають, рідкі чи пастоподібні суміші, які при нанесенні тонким шаром на поверхню засихає (або полімеризується), утворюючи плівку (лакофарбове покриття), що утримується на цій поверхні силами адгезії. Ці плівки повинні міцно зчіплятися з поверхнею, що фарбується, захищати матеріал конструкцій від дії агресивних серед, надавати поверхням декоративний зовнішній вигляд, а також поліпшувати санітарно-гігієнічні умови в приміщеннях.

У склад лакофарбових матеріалів входять пігменти, наповнювачі, плівкоутворювачі, розчинники, розріджувачі, пластифікатори, сикативи, каталізатори, стабілізатори та ін.

Пігмент для лакофарбових матеріалів - речовина, що надає лакофарбовому матеріалу колір і покривність.

Наповнювач для лакофарбових матеріалів - високодисперсна неорганічна речовина, практично не розчинна в плівкоутворювачах, яка поліпшує малярно-технічні властивості лакофарбового матеріалу, експлуатаційні характеристики покриття і забезпечує економію пігментів.

Плівкоутворювач для лакофарбових матеріалів - основний компонент будь-якого лакофарбового матеріалу, який після його висихання утворює на поверхні, що фарбується, міцне лакофарбове покриття чи зумовлює його адгезію до поверхні.

Розчинник лакофарбових матеріалів - одно- або багатокомпонентна органічна рідина, що забезпечує розчинення плівкоутворювача, не викликаючи його хімічних перетворень, і випаровується в процесі плівкоутворення.

Розріджувач лакофарбових матеріалів - летка, одно- або багатокомпонентна рідина, яку добавляють в продукт для зниження його в’язкості.

Пластифікатор - речовина, яка поліпшує технологічні властивості лакофарбового матеріалу та розширює інтервал високоеластичного стану лакофарбового покриття.

Сикатив - металоорганічна сполука, розчинна в органічних розчинниках та плівкоутворювачах (існують також водорозчинні сикативи), яку добавляють до продуктів, що висихають за рахунок каталітичного окислення, для прискорення процесу формування покриття.

Каталізатор сушіння - речовина, яку добавляють до лакофарбових матеріалів з метою скорочення тривалості та (або) зниження температури сушіння покриття.

Стабілізатор - продукт або речовина, яка сповільнює окислення, деструкцію та інші перетворення плівкоутворювача без погіршення властивостей як самого лаку та емалі, так і покриття на їх основі. Стабілізатори не повинні сповільнювати плівкоутворення та змінювати колір плівки.

Фарба - загальне найменування пігментованих лакофарбових матеріалів.

Лак - розчин плівкоутворювачів в органічних розчинниках або у воді, який після висихання утворює тверду прозору однорідну плівку.

Емаль - суспензія пігментів (чи їх суміші з наповнювачами) в лаку.

Ґрунтовка - суспензія пігменту чи суміші пігментів з наповнювачами в плівкоутворюючій речовині, яка наноситься безпосередньо на поверхню, що фарбується, а після висихання утворює однорідну плівку з доброю адгезією до цієї поверхні та покривних шарів і призначена для поліпшення захисних властивостей лакофарбової системи.

Шпаклівка - суспензія суміші пігментів з наповнювачами в плівкоутворюючій речовині, призначена для заповнення нерівностей та згладжування поверхні, що фарбується.

7.1 ПІГМЕНТИ

Пігменти, це тонкодисперсні речовини, що мають відповідний колір. Вони не розчинні у воді, органічних розчинниках, розріджувачах, плівкоутворювачах, але здатні добре змішуватись з ними, утворюючі при цьому лакофарбові склади. За походженням пігменти бувають мінеральні та органічні. При оцінюванні якості пігментів визначають їх дисперсність, покривність та маслоємність.

7.1.1 ВИЗНАЧЕННЯ МАСЛОЄМНОСТІ ПІГМЕНТУ

Маслоємність характеризується кількістю сирого льняного масла, необхідного для перетворення 100 г пігменту в фарбову пасту. Маслоємність є важливою технічною властивістю пігменту і залежить від ступеня його подрібнення (дисперсності). Чим менш масла потребує пігмент для отримання фарбової пасти, тим більш економічній та довговічній шар фарбування.

Маслоємність визначають наступним чином. На технічних вагах з точністю до 0,01 г зважують 5 г сухого пігменту, який потім всипають в скляний чи фарфоровий стакан з верхнім діаметром 100 мм. Потім з бюретки на 2 мл з діленнями до 0,01 мл приливають підбілену льняну олію послідовно зменшуючи її кількість: спочатку 0,3 мл, потім дві-три краплі, потім по однієї краплі. При цьому пігмент перемішують скляною паличкою. Момент, коли весь пігмент в стакані буде зволожено олією і з нього утвориться кулька, означає, що настало насичення пігменту, і відображає його маслоємність. Кількість витраченої олії в мл визначають за різністю її рівню в бюретці до початку випробування і після його закінчення. Маслоємність пігменту визначають у % за формулою (7.1).

(7.1)

де: V - кількість витраченої олії, мл;

ρ - густина олії, г/см³, (0,83÷0,96 г/см³);

m - маса сухого пігменту, г.

Визначення масло ємності виконують двічі. Припускається розходження в результатах випробувань не більш 4%, рахуючи максимальну маслоємність за 100%.

7.1.2 ВИЗНАЧЕННЯ ПОКРИВНОСТІ ПІГМЕНТУ

Покривністю лакофарбового матеріалу називають його здатність при рівномірному нанесенні робити невидимими колір чи кольорові контрасти поверхні, що фарбується. Покривність вимірюється витратою пігменту чи фарби малярної консистенції в грамах на 1 м² поверхні, що фарбується.

Покривність визначають наступним чином. На скляну пластину розміром 100÷300 мм і товщиною 2&divi