Способы повышения качественных характеристик древесины
Защита древесины от разрушения. На древесину в процессе эксплуатации воздействует целый ряд факторов окружающей среды, приводя ее к старению и разрушению (рис. 3.17). Растущее дерево практически без труда сопротивляется биологическому и другим видам разрушения. Однако когда дерево спиле но, природные защитные механизмы практически не действу ют. Поэтому срок эксплуатации деревянных конструкций и изделий ограничивается способностью древесины сопротивляться воздействию внешних факторов.
Наибольшей стойкостью отличается плотная древесина с большим содержанием дубильных веществ. Важными факторами сохранности древесины являются также параметры внешней среды эксплуатации. Например, для предупреждения древесины от загнивания и поражения насекомыми применяют ряд конструктивных мер, целью которых является предохранение ее от увлажнения (изолируют от грунта, камня и бетона, устраивают специальные каналы для проветривания, защищают от атмосферных осадков и др.). Если конструктивных мер недостаточно, применяют антисептирование древесины, т. е. пропитывают ее веществами, которые убивают грибы или создают среду, не способствующую их жизнедеятельности. Сегодня па рынке имеется большой спектр антисептиков, которые позволяют не только защитить древесину от гниения, но и придать ей цветовой оттенок по выбору.
Основными способами борьбы с насекомыми, разрушающими древесину, являются своевременная окорка круглых лесоматериалов и обработка ядовитыми веществами — инсектицидами.
Древесина традиционно считается одним из самых пожароопасных строительных материалов. Однако этот недостаток можно компенсировать с помощью эффективных огнезащитных составов — антипиренов, которые увеличивают время возгорания и обеспечивают образование защитного слоя из древесного угля.
И зависимости от эффективности огнезащиты пропиточные составы для деревянных конструкций делятся на три группы (чем меньше номер группы, тем выше степень огнезащиты): 1-я — обеспечивает получение трудносгораемой древесины (потеря массы не более 9%); 2-я — трудновоспламеняемой (потеря массы от 9 до 25%) и 3-я — не обеспечивающая огнезащиты (потеря массы более 25%). В настоящее время на рынке имеется большое количество отечественных и зарубежных средств огнезащиты.
Эстетические характеристики. Формирование эстетических характеристик древесных материалов и изделий связано, прежде всего, с характером отделки их лицевой поверхности, которая может быть:
прозрачной — когда на лицевой поверхности сохраняется или еще больше проявляется текстура древесины;
непрозрачной — цвет и текстура древесины скрываются. Такую отделку применяют для пород древесины, не отличающихся выразительностью или для древесностружечных и древесноволокнистых плит;
имитационной — лицевой поверхности изделий придается внешний вид древесины более ценных и редких пород или других эстетически выразительных материалов. Такой отделке подвергаются, как правило, породы древесины, не отличающиеся выразительными эстетическими свойствами (древесноволокнистые и древесностружечные плиты, фанера, шпон и др.);
мозаика, т. е. орнаментальное или сюжетное изображение, выполненное из однородных или разнородных частиц, резьбы и пр. К разновидностям мозаики относят инкрустацию, интарсию, маркетри, блочную мозаику и др.;
резьба по дереву может быть углубленная, плоскорельефная, прорезная, скульптурная или объемная, крупномасштабная и др. Современная технология получения резьбы — автоматизированный процесс на станках с компьютерным управлением.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Перечислите достоинства и недостатки древесины как строительного материала.
2. Перечислите основные физические и механические свойства древесины и влияние на них влажности.
3. У каких пород древесины наиболее красивые текстура и цвет?
4. Что такое усушка и разбухание древесины? Как они изменяются в зависимости от направления волокон?
5. Перечислите основные пороки древесины.
6. Какие виды паркета применяют в строительстве и что понимается под художественным паркетом?
7. Что представляет собой модифицированная древесина?
8. Как обеспечить долговечность древесины?
9. В чем заключается формирование эстетических характеристик древесины?
ГЛАВА 4.
КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Общие сведения
Определение, сырье и классификация. Керамика (от греч. kera- mos — глина, keramike (techi) — гончарное искусство) — гончарная глина или изделия из обожженной глины. Искусственные каменные материалы поликристаллической структуры, получаемые из глин и их смесей с различными добавками путем формования, сушки и обжига называют керамическими. Позднее это название распространилось на все изделия из глиняных масс, в том числе фарфоровые, фаянсовые, гончарные и др. Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии керамики называют керамическим черепком. По структуре различают керамические изделия с пористым и со спекшимся (плотным) черепком. Пористыми условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка по массе превышает 5% (в среднем 8...20%), спекшимся считают черепок с водопоглощением меньше 5% (чаще 2...4%). Как правило, такой черепок практически водонепроницаем.
В состав сырьевых смесей для производства керамических изделий входят глины, кварцевые пески, мел, полевые шпаты и другие компоненты различного функционального назначения.
Глины являются основным сырьевым компонентом керамических материалов. Размер частиц глинистых минералов не превышает 0,005 мм и благодаря своей гидрофильности и огромной удельной поверхности глины активно поглощают и удерживают воду. Именно глинистые минералы придают глине такие свойства, как пластичность при увлажнении, прочность при высыхании и способность к спеканию при обжиге.
Другие компоненты, входящие в состав глин, такие как минералы кварца, карбонатов кальция и магния, хотя и в меньшей степени, но тоже влияют на ее технологические свойства и качество готовых изделий. Например, примеси карбоната кальция и полевого шпата снижают температуру плавления глины. Часто встречающаяся примесь оксида железа придает ей привычную красную окраску. Вообще же окраски глин весьма разнообразны: от белой, коричневой, зеленой, серой до черной. Окраска глин зависит как от примесей минерального, так и органического происхождения, богатых углеродом.
Глины классифицируются по целому ряду показателей. По отношению к действию высоких температур различают глины:
- легкоплавкие (плавятся при температуре (г) ниже 1350 °С) имеют разнообразный минеральный состав и содержат значительное количество примесей. Их используют в производстве кирпича, черепицы, легких заполнителей и т. п.;
- тугоплавкие (tm составляет 1350... 1580 °С) содержат в своем составе оксиды железа, кварцевый песок и другие примеси, применяются для производства тугоплавкого, облицовочного и лицевого кирпича;
- огнеупорные (tm превышает 1580 °С) представлены в основном каолинитовыми глинами и содержат мало примесей, используются для производства фарфора, фаянса и огнеупорных изделий.
По степени пластичности различают глины:
- высокопластичные (жирные) — легко формуются, но имеют высокую водопотребность (более 28%) и, как следствие, большую усадку при сушке (10... 15%);
- малопластичные (тощие) — плохо поддаются формовке, требуют мало воды затворения (менее 20%) и, как следствие, небольшую усадку (5...7%);
- средней пластичности — водопотребность 20...28%, усадка при сушке
7... 10%.
Сушка и обжиг керамических изделий сопровождаются уменьшением объема, называемого усадкой. Различают воздушную, огневую и полную усадку керамических изделий.
Воздушная усадка происходит при сушке сырых керамических изделий в результате удаления влаги и сближения глинистых частиц. В зависимости от вида глин она может достигать 10% от первоначального размера сырцового изделия.
Огневая усадка происходит в процессе обжига керамических изделий в результате плавления и действия сил поверхностного натяжения, что сближает глинистые частицы. Огневая усадка в зависимости от вида глин составляет 2...8%.
Полная усадка — сумма величин воздушной и огневой усадок, которая составляет, как правило, 5... 18%. Учитывается она при формовании сырых изделий с целью получения готовой продукции нужных размеров.
При производстве керамических изделий в глины, как правило, вводят различные добавки. По назначению их подразделяют:
- на отощающие, которые вводят, как правило, в жирные глины. Они уменьшают количество воды затворения, что со
- кращает размеры усадки, облегчают формовочный процесс и устраняют брак, т. е. предотвращают деформации и трещины. К ним относятся: кварцевый песок, шамот, дегидратированная глина, зола, молотые шлаки и др.;
- порообразующие, которые вводят с целью снижения плотности и теплопроводности керамических изделий. Они одновременно являются и отощающими добавками. По виду воздействия на керамический черепок различают выгорающие добавки (древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль и т. п.) и диссоциирующие с выделением газа, например С02 (молотый мел, доломит и др.);
- пластифицирующие, которые вводят в тощие глины с цепью повышения их пластичности (поверхностно-активные вещества (СДБ — 0,1...0,3%), JICT, высокопластичные бентонитовые глины и др.);
- иногда в глины вводят специальные добавки. Например, с целью повышения кислотостойкости вводят песчаные смеси, затворенные жидким стеклом; для придания определенного цвета керамическому черепку вводят оксиды металлов (железа, кобальта, хрома и др.), для улучшения качества изделий — пирофосфаты и полифосфаты натрия и т. д.
Плавни вводят в керамические массы с целью понижения температуры спекания. К ним относят материалы, которые в процессе обжига взаимодействуют с глинистым веществом с образованием более легкоплавких соединений, чем глинистое вещество. Для этого используют стеклобой, полевые шпаты, перлит, мел, доломит, тальк и др.
Основными составами при производстве облицовочных и сантехнических керамических изделий являются фаянсовые, фарфоровые и полуфарфоровые.
Фаянс получают из беложгущихся глин, кварца и полевого шпата. После формования высушенное изделие подвергают первичному обжигу, так называемому бисквитному. Затем на Поверхность наносится глазурная масса и производится полный обжиг. Фаянсовый черепок имеет большую пористость и высокое водопоглощение (10... 15%).
Фарфор получают из тех же исходных материалов, что и фаянс, но в составе содержится больше полевого шпата и меньше кварца. Обжиг ведут при более высокой температуре. В Результате у фарфора более плотный, весьма прочный и полностью спекшийся черепок, просвечивающийся в тонком слое.
Водопоглощение фарфора не превышает 0,5%. Фарфоровые изделия тоже покрываются глазурью.
Полуфарфор занимает промежуточное положение между фаянсом и фарфором по составу, технологии получения и фи- зико-механическим свойствам.
Большой ассортимент керамических изделий, выпускаемых отечественными и зарубежными фирмами, с определенной долей условности можно классифицировать и по другим параметрам:
- составу сырья;
- способам формования, сушки и обжига;
- виду, составу и технологии нанесения декоративного покрытия;
- техническим характеристикам изделий, назначению и др.