Файл: Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник.pdf

Стабилизация грунтов. Стабилизация илистых, болотистых и сухих грунтов для придания им несущей способности приобретает исключительное значение в условиях современного строительства. Введение искусственных смол в грунт позволяет за короткое время превратить ненесущий грунт в несущий, способный выдерживать даже транспортные нагрузки. Для этой цели применяют смолы: анилинофурфуроловые, резорциноформальдегидные, фенолфор­ мальдегидные с добавкой отвердителя, полиэфирные, карбамид­ ные, полиакриламидные и др.

§ 92. Сварка пластмасс

Большим достоинством некоторых термопластических пластмасс является их способность к свариванию при низких температурах, благодаря чему значительно разнообразится их применение. С точ­ ки зрения свариваемости большое значение имеют винипласт (по­ ливинилхлорид), полиэтилен, полиметалметакрилат, полиизобути­ лен, полиамиды и др.

Процесс сварки пластмасс отличается от сварки металлов. Пластмассы не имеют выраженной точки плавления и при нагре­ вании переходят постепенно из твердого состояния в пластическое и вязкотекучее. В состоянии пластичности и вязкотекучести пласт­ массы становятся липкими и даже при небольшом давлении сое­ диняются между собой. Сварка пластмасс может происходить без присадочного материала и с присадкой.

Существуют различные способы сварки пластмасс: контактным теплом, нагретым газом, токами высокой частоты, ультразвуком, теплом трения и теплом экструзии и др.

Сварка контактным теплом заключается в том, что свариваемой пластмассе тепло передается от нагретого элемента через проме­ жуточный неплавящийся слой. Например, для сваривания поли­ этилена нагревание свариваемых мест производят через пленку целлофана, фторопласта и др.

Сварку нагретым газом (воздухом, азотом, углекислотой) про­ изводят с присадочным материалом в виде прутков, полос, гранул. Этот способ применяется при футеровке аппаратуры пластиками (например, винипластом), при монтаже пластмассовых деталей и др.

При сварке токами высокой частоты контакт, уложенный на пластмассу, к которому подведен ток высокой частоты, за счет диэлектрических потерь на контакте с непроводящим материалом выделяет тепло, с помощью которого осуществляется процесс сварки.

Сварка ультразвуком состоит в том, что ультразвук, направлен­ ный концентрированно на свариваемое место, нагревает пластмас­ су и сваривает ее.

Сварка теплом трения (фрикционная) основана на образова­ нии тепла при трении двух соприкасающихся деталей и при одно­ временном действии на контакты давления.

ззо

Особый интерес представляет сварка пластмасс (в виде плен­ ки, трубочек, профилированного погонажа и др.). выходящих из экструзионного аппарата. Например, тонкая полиэтиленовая плен­ ка, выходящая из щели экструдера, может быть приварена на кон­ вейере к любому рулонному материалу (бумаге, марле, мешкови­ не, рогожке и др.). Такая пленка называется дублированной. Тон­ кая полиэтиленовая трубочка по выходе из отверстия экструдера может быть склеена в виде навитой трубы, многорядных полос и др.

При сварке пластмасс следует учитывать, что смолы при на­ гревании могут терять свои качества. У некоторых смол темпера­ тура размягчения совпадает с температурой разложения (для вини­ пласта 165°С). Поэтому при сварке термопластов нагревание материала должно быть кратковременным, а температура нагре­ ва — не превышать температуру его разложения.

XV.

МАТЕРИАЛЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

§ 93. Общие сведения

ri есные богатства нашей страны еоставляют Ѵз мировых запасов, ^занимая площадь около 1 млрд, га, но распространены они не­ равномерно.

По степени лесистости территорию СССР делят на три зоны. К первой зоне — наиболее лесистой — относят северные области РСФСР, Карельскую АССР, ' Бурятскую АССР, Закарпатскую об­ ласть УССР, некоторые области Сибири и Кавказа. Ко второй зоне — с лесами местного значения — относят западные области РСФСР, Белорусскую ССР и отдельные области Украины (Вин­ ницкую, Житомирскую, Хмельницкую, Ровенскую, Волынскую и

Таджикская, Армянская, Грузинская ССР, а также области Украи­ ны, не относящиеся ко второй зоне.

В решениях XXIV съезда КПСС по вопросу развития лесной промышленности указано: «Особое значение должно быть обра­ щено на более полное использование древесины. В новой пяти­ летке коэффициент использования древесины на основе ее комп­ лексной химической переработки намечено повысить до 75 про­ центов, обеспечить за пятилетие экономию лесоматериалов на 18—20 процентов, увеличить выпуск древесно-стружечных и древес­ но-волокнистых плит в 2,8—2,9 раза. Существенно расширить исполь-

сины в восточных районах страны с целью сокращения перевозок круглого леса. Повысить производительность труда на предприя­ тиях лесной и деревообрабатывающей промышленности примерно на 35 процентов».

Многие районы СССР пользуются привозным лесом. Это за­ ставляет изыскивать пути рационального применения древесины в строительстве в безлесных районах, а также заменять ее местными природными материалами, гипсовыми, керамическими, камышито­ выми изделиями, железобетонными, пластмассовыми изделиями и др. Древесина применяется для изготовления несущих конструкций, различных столярных строительных изделий и деталей. Из древе­ сины получают химические продукты, являющиеся исходным сы­ рьем для изготовления лаков, красок, пластификаторов, пенообра­ зователей: скипидар, смолу, канифоль и др.

Кроме лесных материалов, в строительстве широко применяют материалы из нелесного растительного сырья. В нашей стране имеются огромные запасы тростникового камыша, сфагиумового торфа, отходов сельскохозяйственного производства (солома, хлоп­ чатник, стебель подсолнечника, кукурузная кочерыжка, костра и др.). На их основе можно изготовлять легкие материалы. На базе отходов деревообрабатывающей промышленности и бумажной макулаторы изготовляют теплоизоляционные материалы.

Древесина как строительный материал характеризуется малой объемной массой, малой теплопроводностью, высокой прочностью, упругостью, стойкостью в среде, агрессивной даже для стали и бетона. Однако недостатком древесины является неоднородность ее строения (анизотропность), вызывающая неоднородные, резко отличающиеся в различных направлениях свойства. Так, теплопро­ водность древесины вдоль волокон в два раза больше теплопро­ водности поперек волокон. В древесине вдоль волокон звук рас­ пространяется хорошо, поперек волокон — плохо. Механическая прочность древесины вдоль волокон на сжатие, изгиб и разрыв во много раз превышает прочность в поперечном сечении. К недо­ статкам древесины относят легкую ее возгораемость, подвержен­ ность загниванию в переменно-влажностных условиях, коробление, разбухание, растрескивание. Ученые работают над вопросами рационального использования древесины в народном хозяйстве, над методами эффективной борьбы с ее загниванием и возго­ ранием.

Успешно решена проблема изготовления клееных изделий и деталей и искусственных материалов из древесины, камыша, со­ ломы, костры путем переработки их в однородную массу с после­ дующим формованием из нее строительных изделий. Проводятся успешные опыты по окрашиванию древесины на корню инъеци­ рованием красящих составов в растущее дерево.

§ 94. Строение дерева и свойства древесины

Строение дерева. Дерево состоит из корней, ствола и образую­ щих крону дерева ветвей. Корни извлекают из земли воду и удер­ живают дерево в вертикальном положении. Ствол является основ­ ной частью дерева, от строения которого зависит полноценность древесины как строительного материала. Если ствол растет нор­ мально и форма его близка к цилиндру, то такой ствол называют полнодревесным. Если диаметр ствола сильно уменьшается кверху, то его называют сбежистым.

Строение древесины неоднородно в различных направлениях (рис. 84). На поперечном разрезе ствола видны кора, камбий, заболонь, ядро, сердцевина, сердцевинные лучи, годичные слои.

Кора состоит из наружного покровного слоя и внутреннего — пробковой ткани и луба. Луб является проводником, по которому питательные вещества от кроны поступают к стволу и корням.

Влубе откладываются также запасы питательных веществ. Камбий представляет собой тонкостенные клетки, образующие

по мере роста луб и древесину. В разные времена года камбий развивается по-разному. Летом он образует плотную древесину, весной — рыхлую. Деятельность камбия зимой прекращается. Дре­ весина между сердцевиной и камбием состоит из ряда концентри­ ческих слоев более светлых снаружи и темных у центра.

Периферическая, более светлая древесина, называется заболо­ нью, центральная, более темная часть,— ядром. Заболонь состав­ ляет древесину более позднего образования и состоит из молодых живых клеток, среди которых встречаются и омертвелые. По забо­ лони движется влага с растворенными в ней минеральными веще­ ствами. Ядро не содержит живых клеток и не принимает участия в физиологических процессах, но обеспечивает прочность стволу дерева.

Рис. 84. Строение ствола дерева:

Древесные породы делятся на ядровые (сосна, дуб, лиственни­ ца, ясень) и заболонные, не имеющие ядра (береза, осина, граб, ольха, липа). Древесные породы с одинаковой окраской попереч­ ного сечения, содержащие различное количество влаги в централь­ ной и периферийной частях, называются породами со спелой дре­ весиной (бук, ель, пихта).

Сердцевина состоит из крупных и тонкостенных, слабо связан­ ных между собой рыхлых клеток. Сердцевина и древесная ткань, образовавшиеся в раннем периоде, составляют сердцевинную труб­ ку. Эта часть ствола является наиболее слабой.

Сердцевинные лучи состоят из тонкостенных клеток и особенно четко выражены у дуба и бука. Сердцевинные лучи у лиственных пород составляют около 15%, а у хвойных — около 6% по объему.

Годичные слои (или кольца) образуются в период роста. Они состоят из древесины, образовавшейся весной (весенняя, или ран­ няя, древесина), и древесины, образовавшейся летом (летняя, или поздняя, древесина). Клетки ранней древесины рыхлые и обладают слабой механической прочностью, клетки поздней древесины обла­ дают большей плотностью и прочностью.

По сосудам древесины лиственных пород, идущим вдоль ствола, движется влага. В древесине хвойных пород эту роль выполняют трахеиды. Различают кольцевое и рассеянное расположение сосу­ дов. При кольцевом расположении сосуды сосредоточены в ранней зоне годичных слоев. Эти сосуды в основном крупные. При рас­ сеянном расположении сосуды равномерно размещены по всей ширине годичных слоев. По размеру эти сосуды мельче кольцевых. По характеру сосудов древесные породы делятся на кольцесосуди­ стые (дуб, ясень, вяз) и рассеянно-сосудистые (ольха, липа, бере­ за, бук, клен).

В древесине хвойных пород имеются смоляные ходы. Они рас­ полагаются вертикально и горизонтально. Смоляные ходы осо­ бенно резко выделяются в поздней древесине. К хвойным породам, не имеющим смоляных ходов, относят пихту, тисс.

Микроструктура и химический состав древесины. Основные элементы древесины — это живые и отмершие клетки различной величины и формы. Клетки имеют оболочку, внутри которой нахо­ дится протопласт, состоящий из бесцветной слизи — плазмы (про­ топлазмы) и ядра. Оболочка клетки состоит из целлюлозы, или клетчатки. Плазма состоит из белковых органических и минераль­ ных веществ, имеющих значительное количество азота. В составе ядра белковые вещества содержат также фосфор. Клетчатка оболочки со временем деревенеет, и в ней появляется новое вещество — лигнин, обусловливающий упругость и твердость древесины.

Целлюлоза не растворима в воде, спирте, эфире. Под действием горячих кислотных и щелочных растворов в условиях высокого давления лигнин и другие углеводы переходят в раствор, а целлю­ лоза не растворяется. Полости клеток и междуклеточные простран­ ства в основном заполнены воздухом и влагой. Стенки клеток со­