Specifics of modified wood for low-rise construction

Research article
DOI:
https://doi.org/10.60797/IRJ.2024.144.27
Issue: № 6 (144), 2024
Suggested:
28.03.2024
Accepted:
19.04.2024
Published:
17.06.2024
511
1
XML
PDF

Abstract

The specifics of modification of soft hardwood and hardwood for low-rise construction and properties of modified wood are examined. The features of modification of soft hardwood and hardwood for low-rise construction and the influence of wood modification on the physical and mechanical properties of modified wood samples, including the elasticity of wood by the characteristics of strength, the magnitude of deformation and the magnitude of recovery after load removal have been studied. Modified wood from soft hardwoods and hardwoods whose natural properties have been improved by wood modification, in which natural wood is chemically, thermally or physically treated to improve its properties, is analysed. Physical and mechanical properties of modified wood samples are presented, including wood elasticity.

1. Введение

В последние десятилетия строительный рынок обращает больше внимание на использование экологически чистых и надежных материалов, что обусловливает необходимость создания эффективных высококачественных материалов для малоэтажного строительства с высокой устойчивостью к деформациям, с надежными теплоизоляционными свойствами

,
,
,
,
и с архитектурной выразительностью, одним из таких перспективных материалов является модифицированная древесина с повышенными эксплуатационными свойствами применяемая в конструкциях и элементах для малоэтажного строительства
,
,
,
,
.

Модифицированную древесину получают в процессе, при котором натуральная древесина подвергается химической, термической или физической обработке для улучшения ее свойств.

Существует несколько модификаций древесины, это химическая модификация, термическая модификация, физическая модификация, модификация натуральными веществами, которые представлены на рисунке 1.
Модификации древесины

Рисунок 1 - Модификации древесины

Модифицированная древесина имеет улучшенные свойства по сравнению с естественной древесиной, такие как прочность, влагостойкость, несущая способность, высокая устойчивость к ультрафиолетовому излучению, долговечность. В зависимости от процесса модификации и используемых материалов модифицированная древесина может иметь разные цвета и оттенки, модифицированная древесина более устойчивая к загрязнению, некоторые процессы модификации древесины снижают устойчивость к солнечному излучению и изменяют ее внешний вид, это необходимо учитывать при выборе модифицированной древесины для конкретных проектов.

Термообработка мягких лиственных пород помогает улучшить стабильность древесины, ацетилирование увеличивает ее стойкость к влаге и грибкам. Необходимо контролировать температуру и время обработки, чтобы избежать деформации древесины из-за ее более пористой структуры.

Труднопропитываемые породы перед модификацией подвергают предварительной обработке из-за ее более плотной структуры с целью улучшения проницаемости. Для труднопропитываемых пород применяются специальные методы модификации, такие как импрегнация под давлением или вакуумом для обеспечения глубокого проникновения модификатора в структуру древесины и равномерного распределения модификатора по всей древесине без перегрева материала.

Получение модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород требует правильный выбор сырья, методов модификации и контроля качества в процессе получения качественного материала с необходимыми свойствами, соблюдение данных требований позволит получить оптимальные результаты при производстве модифицированной древесины.

Технология модификации древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород, представлены в

.

Технология модификации древесины дает ряд преимуществ, в том числе повышенную устойчивость к влаге и насекомым, улучшенную стабильность размеров, улучшенную эстетику и возможность использования неподходящих пород древесины.

Технология модификации древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород имеет свои особенности, которые необходимо учитывать для получения оптимальных результатов, необходимо выбирать качественное сырье, особое внимание следует уделять структуре и плотности сырья, так как это влияет на процесс модификации.

2. Методы и материалы

Проведены исследования модифицированной древесины, которая сертифицирована ГОСТ 24329 и уже применяется в строительстве, природные свойства которой улучшены в результате модификации древесины, при которой натуральная древесина подвергается химической, термической или физической обработке для улучшения ее свойств.

Целью исследования является рассмотреть особенности модификации древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород для малоэтажного строительства и влияние модификации древесины на физико-механические свойства образцов модифицированной древесины, включая эластичность древесины по характеристикам прочности, величине деформации и величине восстановления после снятия нагрузки.

Испытания проводились по технологии, представленной в

на образцах древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород с размерами 20х20х30 мм, размер 30мм вдоль волокон, образцы древесины, не содержащие видимых пороков подсортировывается перед модификацией, загружается с одинаковыми свойствами, это позволяет получить после модификации древесину с одинаковой глубиной проникновения и экономить на расходе модификатора. Испытания образцов модифицированной древесины проведены стандартизованными методами по ГОСТ, определены физико-механические свойства образцов модифицированной древесины, включая эластичность древесины по характеристикам прочности при сжатии вдоль волокон, величине деформации и величине восстановления после снятия нагрузки.

3. Результаты и обсуждение

Особенности получения модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород представлены в

и дополнены в таблице 1.

Таблица 1 - Особенности получения модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород

 

Модифицированная древесина из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород

1

После сквозной пропитки древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород, модификатором – водным раствором карбамида с концентрацией 30% содержание в древесине после пропитки от 8 до 10% по отношению к массе древесины

2

При сушке модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород влажность древесины уменьшается до 8%

3

Цвет модифицированной древесины после обработки меняется:

из мягких лиственных пород – береза

из трудно-пропитываемых пород – сосна

от белого до желтого или до светло-коричневого

от желтого до золотистого или до темно-коричневого

4

Поперечные волокна модифицированной древесины не подвержены деформированию в процессе прессования, высота брусков уменьшается до 40%

Физико-механические свойства образцов натуральной древесины, образцов модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород, включая эластичность древесины, представлены в

и дополнены в таблице 2.

Таблица 2 - Физико-механические свойства образцов модифицированной древесины из мягких лиственных пород и из труднопропитываемых пород

Наименование показателей

Показатели

Плотность, кг/м3

Влаж-ность, %

Влагопог-лощение за 30 сут. при влажности воздуха 92% , %

Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа

Твердость поперек волокон, МПа

Натуральная древесина (береза)

образцы

500-550

75-85

19-20

45-55

19-20

Модифицированная древесина (береза)

образцы по ГОСТ

ГОСТ 21523.11

ГОСТ 21523.4

ГОСТ 21523.6

ГОСТ 16483.10

ГОСТ 13338

700-1200

6-8

3-8

100-130

80-120

образцы

700-710

7-8

7-8

120-123

80-85

Устойчивость к гниению

высокая

Пропитываемость древесины защитными средствами

легко пропитываемые

Содержание карбамида после пропитки, %

9-10

Величина деформации при сжатии, мм

1,30-1,34

Величина восстановления после снятия нагрузки, мм

0,7-0,9

Натуральная древесина (сосна)

образцы

450-470

70-85

19,5-20,5

51-55

26-27

Модифицированная древесины (сосна)

образцы по ГОСТ

ГОСТ 21523.11

ГОСТ 21523.4

ГОСТ 21523.6

ГОСТ 16483.10

ГОСТ 13338

700-1200

2-8

3-8

100-120

120

образцы

725-730

7-8

7-8

100-110

120

Устойчивость к гниению

умеренная

Пропитываемость древесины защитными средствами

легко пропитываемые

Содержание карбамида после пропитки, %

8-9

Величина деформации при сжатии, мм

1,85-1,95

Величина восстановления после снятия нагрузки, мм

0,5-0,6

По результатам исследований влияния обработки древесины установлено, что после обработки и химический состав, и физико-механические свойства, включая эластичность древесины, улучшаются по сравнению с показателями необработанной древесины.

Испытания подтвердили эффективность предлагаемой технологии получения модифицирования древесины, однако, для обеспечения стабильно высоких показателей качества высокотемпературной промышленной сушки крупноразмерного сортимента лесоматериалов, пиломатериалов необходимы дополнительные исследования процессов, происходящих в древесине во время такой сушки.

4. Заключение

Использование надежного, прочного и долговечного материала, модифицированной древесины, является перспективным материалом с повышенными эксплуатационными свойствами.

Важно для сохранения природных ресурсов и для строительства более устойчивых и энергоэффективных домов использование модифицированной древесины, которая способствует созданию более безопасной и надежной среды проживания. Древесина является возобновляемым материалом, и ее модификация не приводит к значительному загрязнению окружающей среды.

Преимуществом модифицированной древесины для малоэтажного строительства является ее эстетическая привлекательность, текстура, цвет и уникальные свойства, которые придают домам особую привлекательность и индивидуальность, позволяя архитекторам и дизайнерам создавать изысканные дома для малоэтажного строительства. Модифицированная древесина из мягких лиственных пород способна выдерживать большие нагрузки 120-123 МПа при плотности 700-710 кг/м3, при величине деформации 1,30-1,34 мм и величине восстановления после снятия нагрузки 0,7-0,9 мм, модифицированная древесина из труднопропитываемых пород способна выдерживать большие нагрузки 100-110 МПа при плотности 725-730 кг/м3, при величине деформации 1,85-1,95 мм и величине восстановления после снятия нагрузки 0,5-0,6 мм, а также способна модифицированная древесина сохранять свои свойства на протяжении многих лет.

В процессе модификации водным раствором карбамида, который является антипиреном и антисептиком, древесина становится менее подвержена гниению, воздействию паразитов, влаге и ультрафиолетовому излучению, модифицированная древесина обретает способность снижать возможность возгорания и распространения огня, что делает ее эффективным высококачественным материалом для малоэтажного строительства.

Модифицированная древесина стойка к неблагоприятным факторам внешней среды, что способствует созданию безопасных и надежных домов.

Article metrics

Views:511
Downloads:1
Views
Total:
Views:511