Файл: Гашкова, А. К. Влияние влажности на качество столярно-строительных изделий из древесины.pdf

[35], проводившимся в северо-восточных районах Швейцарии, влажность дубового паркета в процессе эксплуатации находится в пределах 6 — 11%. Этому диапазону соответствует среднее набу­ хание— 1—1,5% по ширине дубовых дощечек.

Р. Кейлверс [45] приводит более широкий диапазон изменения влажности паркета в процессе эксплуатации — от 5 до 13%. При изменении влажности дубовой древесины на 1% размеры поперек волокон изменяются в среднем на 0,25% при свободном (нестеснен­ ном) набухании. При укладке паркета в «шашку» или в «елочку» усадка уменьшается в 2 раза. Свободное, нестесненное набухание наблюдается при укладке паркета на мягкопластичной мастике (битумной).

Формоизменяемость. При изменении влажности древесины мо­ жет изменяться форма как отдельных деталей и узлов, так и изде­

лия в целом.

Формоизменяемость деталей проявляется в виде нарушения правильной формы их поперечного сечения (перекос) или искрив­ ления.

Детали из неклееной древесины с направлением годичных слоев на торцах под углом 45° под влиянием изменения влажности дефор­ мируются, форма их поперечного сечения вместо квадратной стано­ вится ромбоидальной. Зависимость среднего изменения размера деталей в результате перекоса поперечного сечения при изменении влажности древесины на 1% от величины номинальных размеров

Практически для неклееных деталей размером от 10 до 50 мм средние изменения размеров в результате перекоса поперечных се­ чений при изменении влажности древесины на 1% составляют 0,008—0,060 мм. Допускаемая величина продольного коробления де­ талей из древесины, регламентируемая' стандартами, составляет 1—2 мм без учета длины.

Е. Зайферт [46] отмечает, что величина прогиба в оконных ра­ мах не должна превышать '/зоо длины. Рамы с таким прогибом устойчивы против скручивания и имеют достаточную жесткость в угловых соединениях.

Общепринятых и надежных методов, позволяющих определять величину прогибов в зависимости от величины изменения влаж­ ности, пока нет. Деформации деталей возникают в основном под действием внутренних напряжений, вызываемых перепадом влаж­ ности по сечению брусков.

Б. Н. Уголев {16] отмечает, что процесс развития внутренних напряжений в древесине представляет собой типичное реологичег ское явление. Он рекомендует метод определения реологических коэффициентов, устанавливающих связь между напряжениями и деформациями древесины. Значения этих коэффициентов зависят от температуры и влажности древесины.

Формоизменяемость изделий труднее поддается расчету, и при­

39

чины ее для последующего устранения изучают обычно эксперимен­ тальным путем.

Коробление дверных полотен наблюдается в форме выпучива­ ния, когда все четыре угла полотна лежат в одной плоскости, а центр не лежит в этой плоскости, или в виде крыловатости, когда один из четырех углов полотна не лежит в плоскости, проходящей через остальные углы.

Иногда коробление происходит от несимметричности сечения полотна, но значительно чаще оно вызывается неодинаковым влия­ нием окружающей среды (главным образом температуры и относи­ тельной влажности воздуха) на изделия, разделяющие отапливае­ мое и неотапливаемое помещения или помещения с сухой и влаж­ ной атмосферой. Во всех этих случаях размер (величина) деформа­ ции зависит от формоустойчивости дверного полотна или оконной рамы, так как под этим термином понимают способность сохранять приданную форму в различных климатических условиях, но без участия внешних нагрузок.

X. Кюблер и А. Гессен [47] исследовали формоустойчивость дверных полотен в специальных камерах, стенками которых служи­ ли испытываемые образцы дверей, предварительно выдержанные в климатической камере при / = 20° С и <р = 65%. В одной камере

дверей с планочным заполнением и три образца со спиралями. Из этих трех образцов один с влагонепроницаемым покрытием фане­ рой с внутренней стороны, второй — с внешней стороны и третий без покрытия. Почти все образцы деформировались в первые же дни под действием перепада температуры и относительной влажности воздуха с противоположных сторон полотен. Деформация была в форме выпучивания, величина которого определялась как среднее из двух стрел прогиба по главным осям, проходящим через центр образца параллельно крышкам.

Прочность. Прочность древесины, как и большинство других ее свойств, изменяется только при изменениях влажности в пределах от 0%»до точки насыщения волокна. При более высокой влажности прочность древесины остается постоянной.

При изменении влажности древесины в указанных выше преде­ лах изменяется большинство показателей ее прочности: при растя­ жении и сжатии в продольном и поперечном направлениях, при статическом изгибе, при скалывании в тангентальной и радиальной плоскости. Кроме того, в зависимости от влажности изменяются модуль упругости древесины при сжатии и растяжении как вдоль, так и поперек волокон, а также твердость древесины. И только при ударном изгибе и при раскалывании прочность древесины практи­ чески не зависит от влажности.

Для столярно-строительных конструкций при их длительной службе наибольшее значение имеют следующие показатели проч­ ности: растяжение и сжатие вдоль волокон, растяжение и сжатие поперек волокон, статический и ударный изгиб, а также модуль

40

упругости. Известно [17], что с увеличением влажности прочность древесины значительно снижается почти по всем показателям. На­ пример, прочность древесины сосны влажностью 12% (при сжатии вдоль волокон) по сравнению с прочностью той же древесины, но влажностью 15%, выше на 74 кгс/см2. Дальнейшее уменьшение влажности дает еще более ощутимое увеличение прочности, а при влажности 5% она увеличивается в 2 раза.

Модуль упругости древесины сосны при сжатии и растяжении вдоль волокон, а также предел прочности при статическом изгибе увеличиваются на ЗХЮ3 кгс/см2 с уменьшением влажности на 1%. При сжатии и растяжении поперек волокон модуль упругости уве­ личивается на 0,2бХ103 кгс/см2 при уменьшении влажности на 1%.

При конструировании деревянных изделий для наиболее ответ­ ственных узлов (опор, шиповых соединений и др.) обычно делают расчеты на прочность. При этом допускаемые напряжения берут, как правило, минимальными —для древесины с влажностью 15%. Диапазон действительной влажности древесины, характерной для тех или иных условий эксплуатации изделий, не учитывается. Это в ряде случаев'приводит к умышленному завышению сечения дета­ лей, а следовательно, к перерасходу древесины.

Требования к влажности древесины столярно-строительных из­ делий. Средние нормы влажности древесины при изготовлении ме­ бельных и столярно-строительных изделий должны соответствовать средней влажности этих изделий при эксплуатации, а допустимые отклонения от средних норм должны укладываться в наблюдаемые поля изменения эксплуатационной влажности.

Средняя эксплуатационная влажность и наблюдаемые отклоне­ ния от нее с учетом округления для изделий, эксплуатирующихся внутри отапливаемого помещения, составляют 7± 2%, для внутрен­ них переплетов оконных блоков 9±2%, для наружных переплетов 11 ±2%. Однако для наружных и внутренних переплетов установить различные нормы влажности практически невозможно, так как в подавляющем большинстве случаев при изготовлении они идут одним потоком.

Чтобы сохранить качество изделий при эксплуатации, целесооб­ разнее взять за основу влажность древесины внутренних перепле­ тов, так как в этом случае относительно большое набухание брус­ ков наружных переплетов может быть только в зимнее время, когда створки не открываются. Уплотнение притворов и уменьшение зазоров будет способствовать уменьшению воздухопроницаемости окон.

Если норму влажности для древесины оконных блоков принять 9± 3%, за эти пределы на короткий срок в период эксплуатации будет выходить в зимнее время года влажность наружных створок в сторону увеличения и внутренних в сторону уменьшения.

Влажность древесины оконных коробок и дверных блоков не превышает влажности створок в процессе эксплуатации. Кроме того, воздухообмен помещений через сопряжения коробок с кладкой составляет 44% общего воздухообмена через ограждения. Это за-

ставляет относиться к размероизменяемости и формоизменяемости коробок так же серьезно, как и переплетов, и предъявлять к их нормам влажности одинаковые требования.

Из рис. 26 видно, что в половых досках отклонения влажности от первоначальной (8,4%) в неотапливаемый период года направ­ лены в сторону увеличения, а в отапливаемый период — в сторону уменьшения примерно на одинаковую величину. За пределы 6— 11 % влажность половых досок выходит лишь на короткое время в наиболее влажные и сухие месяцы года.

На основании изложенного ранее и анализа данных о микрокли­ мате и равновесной влажности жилых помещений могут быть реко­ мендованы следующие нормы влажности древесины в изделиях пе­ ред началом их эксплуатации: для изделий внутри отапливаемых помещений — 7 ± 2%, для оконных блоков и наружных дверей — 9±3%, для половых досок — 8±3%.

Сопоставление и анализ среднегодовых данных температуры, относительной влажности воздуха и влажности древесины (табл. 7)

позволяет сделать некоторые дополнительные выводы, полезные для практики, а именно:

разница между средними равновесной и фактической влаж­ ностью древесины в условиях отапливаемого помещения (в том чис­ ле и на подоконнике) очень мала (порядка 0,2%) и ею'можно пренебрегать;

разница между средними равновесной и фактической влаж­ ностью в условиях наружного воздуха и неотапливаемых помеще­ ний (а также и между створками оконых и дверных блоков отап­ ливаемых помещений) довольно велика (2—3,5%) и должна учи­ тываться при решении практических задач.

Нормы влажности для изделий,, эксплуатирующихся внутри отапливаемых помещений, могут быть едиными для всех климати­ ческих районов Советского Союза, так как системы отопления для всех вновь строящихся крупнопанельных и кирпичных домов, а также для большинства существующих жилых зданий (за исключе­ нием деревянных) рассчитываются примерно на одинаковые пара­ метры воздуха.

42