Medienos drėgnumo standartas ir jo įtaka savybėms bei konstrukcijoms

Medienos drėgnumas turi labai didelę reikšmę jos savybėms. Medienos drėgnumą, lygų 15%, sutarta laikyti normaliu. Džiūdama mediena iš pradžių netenka laisvosios ir tik vėliau higroskopinės drėgmės. Medienos, kurioje yra tik higroskopinė drėgmė, drėgnumas vadinamas pluoštų soties tašku. Medienos savybė įgerti iš oro vandens garus vadinama higroskopiškumu; įgėrimo dydis priklauso nuo oro temperatūros ir drėgnumo. Tam tikros temperatūros ir drėgnumo patalpų ore išlaikytos medienos drėgnumui nustatyti naudojama diagrama.

Medienos drėgnumui kintant nuo 0% iki pluoštų soties taško, kinta jos tūris: mediena nudžiūsta, brinksta, persimeta, plyšta. Kai medienos drėgnumas tampa mažesnis už pluoštų soties tašką, ji pradeda džiūti - mažėja jos matmenys ir tūris. Sausai medienai sudrėkus iki pluoštų soties taško, ląstelių sienelės išbrinksta: vidiniai ląstelių matmenys sumažėja, o išoriniai - padidėja. Kadangi medienos sandara nėra vienalytė, todėl ji nevienodai džiūsta arba brinksta įvairiomis kryptimis. Išilgai sluoksnių visais atvejais nuodžiūvis nebūna didesnis kaip 0,1 - 0,3%, radialine kryptimi - nuo 3 - 6%, o tangentinė nuo 7 - 12%.

Medienos nuodžiūvis ir brinkimas labai svarbus statybinėms konstrukcijoms, nes džiūdami atskiri mediniai elementai plyšinėja sujungimo vietose, o sudrėkę kai kurie konstrukcijų elementai padidėja. Natūraliai džiūdama įvairiomis kryptimis, mediena persimeta. Kadangi mediena tangentine kryptimi džiūsta labiau nei radialine, tai lentų kraštai išlinksta metinių sluoksnių iškilimų pusėn. Jei iš paviršiaus mediena džiūsta greitai, tai jos išorinių sluoksnių tūris sumažėja, ir ji pradeda spausti vidinius sluoksnius. Išoriniuose sluoksniuose kyla tempimo įtempimai ir atsiranda plyšiai. Be to, mediena plyšinėja netolygiai džiūdama įvairiomis kryptimis. Džiūstančiuose rąstuose atsiranda radialiniai plyšiai; pirmiausia suplyšinėja rąstų galai, nes pro juos greičiau išgaruoja drėgmė. Mediena džiūdama išsikraipo: nevienodai susitraukia įvairiomis kryptimis. Mažiausiai ji traukiasi išilgai, o daugiausia - skersai skaidulų. Paprastai mediena deformuojasi tol, kol jos drėgnumas neviršija 30%.

Išpjautos iš žalio medžio lentos džiūdamos išlieka išskleistos kraštais į išorę nuo šerdies; mat toliau nuo jos esantys sluoksniai džiūdami traukiasi labiau nei pati šerdis. Mediena - seniausia natūrali statybinė medžiaga, plačiai naudojama ir šiandien. Ji gana lengvai apdorojama, turi gerų, išskirtinių savybių. Skiriama lapuočių mediena (ąžuolas, klevas, riešutas ir kt.) ir spygliuočių mediena (pušis, eglė). Kiekviena medienos rūšis yra skirtingo kietumo bei tankio, taip pat ir išvaizdos (tekstūros). Ši savybė ypač lėmė tai, kad mediena yra mielai naudojama vidaus apdailai. Lapuočiai dažniausiai naudojami staliaus darbams ir interjero apdailai, spygliuočiai - statybinė mediena.

Medienos sandara ir makro/mikro struktūros

Perdangos - vidaus horizontaliosios konstrukcijos, perskiriančios pastatą į aukštus. Jomis išorės ir vidaus sienos, o karkasinio pastato atveju, kolonos, sujungiami tarpusavyje, tuo pačiu užtikrinant pastato standumą bei pastovumą. Perdenginiai yra horizontalios standumo diafragmos, kurios daugiaaukščiuose pastatuose, apart įprastų perdenginiams apkrovų (nuo žmonių, baldų, įrengimų, savojo svorio, grindų, pertvarų svorio ir kt.) efektyviai dalyvauja priimant vėjo apkrovas. Perdanga kaip tarpaukštinė konstrukcija turi užtikrinti gerą garso izoliaciją tarp kaimyninių patalpų. Dažnai perdangos apsprendžia pastato konstrukcinę sandarą, jo techninius ir ekonominius rodiklius. Pagal medžiagas, iš kurių įrengiamos, perdangos skiriamos: 1) Medinės 2) Plieninės 3) Gelžbetoninės 4) Keraminių blokelių 5) Mūrinės 6) Mišrios. Medinė perdanga ypač ekonomiška, kadangi jos montavimas paprastas, nereikalaujantis didelių darbo sąnaudų.

2. MEDIENA

2.1. MEDIENOS SANDARAPer padidinamąjį stiklą įžvelgiama medienos makrostruktūra, o mikroskopu - smulkesnė jos sandara - mikrostruktūra. Medienos sandara skirtingai matoma skersiniame, liestiniame (tangentiniame) ir spinduliniame bandinio pjūviuose. Skersinis pjūvis statmenas kamieno ašiai, liestinis - išilgai kamieno ašies ir atokiau nuo centro, o spindulinis - išilgai per kamieno centrą. Svarbiausios medienos makrostruktūros dalys yra šerdis, branduolys, balana ir žievė. Jose vaizdžiausiai plika akimi matomos skersiniame bandinio pjūvyje. Šerdis yra kamieno centre, ji 2-5 cm skersmens, todėl užima tik mažą kamieno dalį. Daugumos medžių rūšių šerdis yra apvali. Daugumos medžių rūšių mediena yra šviesi ir skersiniame pjūvyje vienodos spalvos. Kitos rūšys turi nevienodos spalvos skersinį pjūvį: centrinė dalis tamsesnė, išorinė - šviesesnė. Branduolys - tamsesnė centrinė kamieno dalis, balana - šviesesnė, jaunesnė, dar nepakankamai tanki. Po žieve kasmet priauga naujų balanos sluoksnių. Dalis vidinių sluoksnių miršta, todėl branduolys didėja. Tos medžių rūšys, kurios turi aiškiai matomą branduolį, vadinamos branduolinėmis; kurių mediena visame pjūvio plote yra vienodos spalvos ir drėgnumo, vadinamos balaninėmis. Daugiausia medienos subrandina eglė, bukas ir drebulė. Kartais yra tariamasis (netikras) branduolys - dažnai ženklas gedimo. Žievė saugo medį nuo išorinių poveikių; išorinis kamštinis žievės sluoksnis atlieka pagrindines apsaugos funkcijas. Vidinis žievės sluoksnis vadinamas luobu. Brazdas - medžiui augant gaminasi naujos ląstelės, o augimo metu medis storėja. Nupjautame medyje brazdo nematyti, jis sunyksta. Normaliai augusio medžio skersiniame pjūvyje ryškūs koncentriški medienos sluoksniai, kiekvienas žiedas - metinis prieaugis, vadinamas metine rive. Spinduliniame pjūvyje rievių ženklai atrodo kaip išilginės juostelės, liestiniame - kūgio formos linijos. Metinių rievių plotį ir kasmet augantį medienos kiekį lemia medžio amžius, rūšis bei augimo sąlygos. Jaunesnių medžių rieves platesnės; siauresnės rievių mediena yra atsparesnė. Spygliuočiai turi papildomą sakotakių sistemas; jos užima mažą medienos dalį (pvz., ~0,2% eglės tūrio). Mikroskopu matoma, kad mediena yra iš smulkių ląstelių, daugelis jų jau negyvos. Gyvosios ląstelės sienelė - iš celiuliozės; su laiku ją keičia ligninas. Ląstelių sienelės sujungtos per poras. Struktūros skirtumai tarp lapuočių ir spygliuočių lemia jų savybių įvairovę. Lapuočių mediena turi įvairesnes ląsteles ir elementus, spygliuočių - griežtą struktūrą.

2.2. MEDINOS SAVYBĖS REIKALINGOS PERDANGOMS

2.2.1. DRĖGMĖ - medienos gebėjimas kaupti ir lengvai atiduoti vandenį. Drėgmės kiekis matuojamas drėgnumo rodikliu. Drėgnis apskaičiuojamas kaip vandens kiekio santykis su medienos svoriu (%). Jei matuojamas nuo absoliučiai sausos medienos, tai vadinama absoliučiuoju drėgniu; jeigu nuo drėgnos medienos svorio - santykiniu drėgniumi. Standartai reglamentuoja didžiausią leidžiamą drėgnio ribą. Šviežiai nupjauta mediena visada būna drėgnesnė už standartinę normą. Medienos drėgniui tiksliai nustatyti gali būti naudojami elektroniniai drėgmomačiai. Paprastai yra keli drėgnio laipsniai: Šviežiai nukirsta 50-100%, Šlapi, Drėgna 20-30%, Orasusiai 15-20%, Kambario sausumo 8-12%, Visiškai sausa apie 0%. Transportinis (20-22%), eksploatacinis ir gamybinis drėgmio įvairovės terminai buvo naudojami praktiškai.

Turtas nuodžiūvis ir išbrinkimas yra blogos medienos savybės. Džiūdama mediena traukiasi, o Brinkimas - didina tūrį. Nuodžiūviui didžiausias yra liestine kryptimi, mažesnis spinduline ir nedidelis - išilgai pluošto. Medienai džiūnant, ji deformuojasi tol, kol drėgnumas neviršija 30%. Džiovinimo kaita turi įtakos kraštų išlinkimams ir bendram konstrukcijų elastingumui.

2.2.2. MEDIENOS HIGROSKOPIŠKUMAS - gebėjimas drėgti dėl sorbcijos iš aplinkos. Higroskopinis vanduo - ląstelių sienelių drėgmė; likęs vanduo - kapiliarinis vanduo užpildantis tarpląstelinę erdvę. Vidutiniškai higroskopinio vandens medienoje apie 30% - maksimali higroskopiškumo riba.

2.2.3. TANKIS - tankis (ρ) apibūdina masės kiekį tūrio vienete. Aukštesnis tankis reiškia didesnę masę vienam tūrio vienetui. Konstrukcinė mediena perdangoms dažnai turi apie 480 kg/m3 tankį. Tankis priklauso nuo kelmo vietos ir augimo sąlygų; viršūnės kryptimi tankis mažėja.

2.2.4. ŠILUMINĖS SAVYBĖS - medienos šilumos talpa, laidumas ir temperatūrinės deformacijos. Sausos medienos savitoji šiluma yra 1550 J/kgK. Šilumos laidis yra apie 0,23 W/mK (oro aplinkoje). Temperatūriniai plėtimosi coef., α, išreikštas 10^-6 /°C, skirtingoms kryptims: išilgai pluošto (pvz., pušis 4,2), spinduline kryptimi (15,0) ir tangentine (29,0) už plyšio.

2.2.5. AKUSTINĖS SAVYBĖS - garso sklidimo greitis priklauso nuo medienos rūšies ir pluošto krypties. Dažniausiai sklidimas išilgai pluošto greičiausias; tangentine - lėčiausias. Pavyzdžiai: eglės išilgai pluošto 5630 m/s, pušies - 5360 m/s. Garso sklidimą veikia drėgmė bei temperatūra. Akustinė varža: pušies - apie 28×10^5 Pa·s/m, eglė pasižymi geromis rezonansinėmis savybėmis (K = 12).

2.2.6. MECHANINĖS SAVYBĖS - gniuždymas, tempiamasis atsparumas ir lenkimas. Vidutinis gniuždimo stipris konstrukcinėje medienoje transportiniam drėgmeniui 44,5-48,5 MPa; sausa mediena 2-2,5 karto atsparesnė už ką tik nukirstą. Pasipriešinimas gniuždymui priklauso nuo krypties (spindulinė ar tangentinė). Didelis atsparumas tempiant išilgai pluošto (50-270 MPa); skersai pluošto - iki 3-5 MPa. Lenkimo stiprumas egliuose ir pušyse 79,5-86 MPa. Ilgalaikio apkrovos poveikis gali būti skirtingas; vibracinės apkrovos dažnai pasitaiko, jos gali turėti lenkimo, gniuždymo ar sukimo pobūdį. Reologiniai koeficientai priklauso nuo krypties pluoštui; padidėjus drėgnumui, koeficientai mažėja, taip pat sumažėja ir temperatūra.

2.2.7. KIETUMAS - kietumo matavimo metodai: Brinelio skalė (eglės 1,3; pušies 1,6), Rokvelo, Šoro, Moso skalė. Medienos kietumas laikoma pagal Brinelio skalę. Kietumas lemia pjovimo, gręžimo ir tekinimo tinkamumą.

2.2.8. GEBĖJIMAS LAIKYTI VINIS IR MEDVARŽČIUS - svarbi konstrukcinių medžiagų savybė. Viniai laikosi dėl trinties ir pluošto įtempimo krypties; į eglės, pušies, ąžuolo sijos galą įkalta viniai ištraukiami apie 10-15% mažiau jėgos nei įkaltos skersai pluošto. Įsuktam varžčiui reikia daugiau jėgos, nes prisideda pluošto tempimo bei kirpimo pasipriešinimas.

2.2.9. STIPRUMAS - medienos stiprumui įtakos turi jos sluoksniuotumas. Ąžuolo atsparumo persistūmimui riba yra 14-52 MPa (priklauso nuo krypties). Reikėtų koeficientų įtraukti į skaičiavimus dėl drėgmės ir papildomų defektų. Mediniams balkiams svarbus atsparumas išilginiams persistūmimams, nes toks pasipriešinimas lemia konstrukcijų patvarumą.

2.1. AB ir C klasės kokybės - AB kokybė reiškia aukštesnę kokybę su minimaliais defektais; C klasė - žemesnė kokybė su daugiau leidžiamų defektų; naudojama statyboms, pakuotėms ar techniniams tikslams. Leidžiami defektai, matmenų tikslumas ir drėgnumo reikalavimai išvardinti detalizuotai, įskaitant šakas, įtrūkimus, drebulės ir sakų tekėjimus, kreivumą ir mechaninius pažeidimus. Drėgnumas džiovintai medienai turi būti 8-12%.

Medienos savybės lemia perdaigas, konstrukcijas bei vidaus apdailą. Lapuočių mediena dažniausiai naudojama interjerui; spygliuočiai - statyboms. Perdangos turi būti pritaikytos skirtingoms medienos savybėms, užtikrinant garso izoliaciją, struktūrinį standumą ir ekonominį efektyvumą.

tags: #medienos #dregnumo #standartas