Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương 8: Vật liệu gỗ

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương 8: Vật liệu gỗ

1. CHƯƠNG 8 VẬT LIỆU GỖ
2. § 7-2. CẤU TẠO CỦA GỖ I - CẤU TẠO VĨ MÔ (CẤU TẠO THÔ) Lớp vỏ gồm hai phần: Phần ngoài - lớp vỏ cứng. Phần trong - mềm hơn phần ngoài, có chức những tế bào sống dẫn nhựa cần thiết cho sự phát triển của cây. Lớp gỗ. Gồm có hai phần:Lớp gỗ giác - mềm xốp, màu nhạt Lớp gỗ lõi - đặc chắc hơn và có mầu thẫm hơn lớp gỗ giác. Ơû một số loạigỗ hai lớp này khó phân biệt. Tâm lõi. Thường ở trung tâm lớp gỗ lõi. Vòng tuổi. Trong phần gỗ có những vòng. Tia lõi. Là những đường tia theo phương bán kính trên mặt cắt ngang, làm nhiệm vụ trao đổi dinh dưỡng giữa các vòng tuổi
3. § 7-3. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA GỖ I - ĐỘ ẨM CỦA GỖ (W%) Độ ẩm của gỗ là tính chất vật lý có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng gỗ. Độ ẩm trong gỗ bao gồm hai loại: 1. Độ ẩm tự do là nước tự do tạo nên. 2. Độ ẩm tế vi. Do màng nước mỏng được hấp phụ xung quanh các thành vách của tế bào và các ống dẫn nhựa. Độ ẩm tế vi không có liên quan đến dạng nước tự do. Theo độ ẩm, gỗ được phân loại như sau: - Gỗ ngâm nước lâu W≥40%(Có thể lớn hơn 100%) - Gỗ tươi (mới khai thác) W≥35% - Gỗ phơi khô W= 15 – 20% - Gỗ sấy khô W= 8 – 13 % GG Độ ẩm được xác định theo công thức: W% 12 100 G1 – Khối lượng của mẫu trước khi sấy khô; G2 G2 – Khối lượng của mẫu sau khi sấy khô
4. III - SỰ BIẾN DẠNG Hiện tượng co nở thể tích, theo độ ẩm là nguyên nhân gây ra biến dạng. Khi bị biến dạng, cường độ và một số chỉ tiêu cơ lý khác đều giảm. Gỗ có cấu tạo không đồng nhất nên trị số co nở theo các phương cũng khác nhau. Co dọc thớ từ 0,1%  0,3% Co theo phương bán kính 3%  6% Co theo phương tiếp tuyến 7%  12% Mức độ co được đặc trưng bằng hệ số co thể tích: đó là số giảm thể tích khi độ ẩm giảm 1% trong khoảng độ ẩm bão hóa thớ đến khi gỗ khô hoàn toàn. Độ co thể tích của gỗ Y0 được tính chính xác tới 0,10% theo công thức. V1 V2 Y0 100% V2 V1,V2 – Thể tích trước và sau khi sấy khô. Hệ số co thể tích được tính chính xác tới 0,10% theo công thức: Y K 0 0 W W- Độ ẩm của mẫu lúc thí nghiệm (%)
5. IV - KHỐI LƯỢNG RIÊNG, KHỐI LƯỢNG ĐƠN VỊ (khối lượng thể tích) 1. Khối lượng riêng (a). khối lượng riêng của các loại gỗ thay đổi không nhiều lắm, thường biến động trong phạm vi từ 1,53 – 1,58g/cm3. 2. Khối lượng đơn vị (0). Khối lượng đơn vị phục thuộc vào nhiều loại gỗ, độ ẩm 0 được xác định ở độ ẩm tiêu chuẩn 15% theo công thức 015 = ow [1  0,01 (1 - Ko) (15 - W)] (7-4) trong đó o15 - khối lượng đơn vị của mẫu khi độ ẩm 15%; ow - khối lượng đơn vị của mẫu khi thí nghiệm có độ ẩm W%; W- Độ ẩm của mẫu lúc thí nghiệm (%) Ko – Hệ số co thể tích gỗ lá rộng K0 = 0,60 gỗ lá kim K0 = 0,50 Căn cứ vào trị số 0, người ta chia gỗ ra các loại như sau: - Gỗ rất nhẹ 0 = 0,45 g/cm3 - Gỗ nhẹ 0 = 0,46 – 0,6 nt - Gỗ trung bình 0 = 0,61 – 0,75 nt - Gỗ nặng 0 = 0,76 – 0,90 nt - Gỗ rất nặng 0 > 0,91 nt
6. Hệ số giãn nở của một số loại gỗ thông thường Hệ số giản nở dài ( . 10-4) Loại vật liệu Dọc thớ Ngang thớ Gỗ sồi 3,6 - Gỗ bạch dương 2,5 - Gỗ du 5,6 44,3 Gỗ thông 5,4 34,1 Gỗ tùng 3,1 58,4 Thép 11 - Bê tông 14 -
7. § 7-4. TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GỖ I - CƯỜNG ĐỘ NÉN Cường độ nén dọc thớ được tính chính xác tới 1 kG/cm2 theo công thức sau: P Rw max nd F Pmax: Tải trọng phá hoại lớn nhất, (kG); Rw nd : Cường độ chịu nén dọc thớ khi mẫu thí nghiệm có độ ẩm W% (kG/cm2); F: Tiết diện chịu nén, (cm2); Mẫu thí nghiệm cường độ nén thường có tiết diện 20 x 20mm và chiều cao 30 mm.
8. Nén ngang thớ theo phương bán kính gọi là nén xuyên tâm. Cường độ nén ngang thớ được tính chính xác tới 1 kG/cm2 theo công thức sau:P R w n.ng F P - Tải trọng giới hạn (kG); F - Tiết diện chịu nén ngang thớ (cm2); w R-n.ngCường độ nén ngang thớ khi mẫu có độ ẩm w%. Cường độ nén ngang thớ đối với mẫu có độ ẩm tiêu chuẩn 15% được tính chính xác tới 1 kg/cm2 theo công thức sau: 15 w Rn.ng Rn.ng.Kw 15 Rn.ng: Cường độ nén ngang thớ ứng với độ ẩm 15% của mẫu thí nghiệm. Kw: Hệ số điều chỉnh độ ẩm.
9. III - CƯỜNG ĐỘ UỐN TĨNH Cường độ uốn tĩnh với mẫu thí nghiệm có độ ẩm là w% được xác định theo công thức sau với mức chính xác 5 kg/cm2: P .1 Rw max u b.h2 Pmax - Tải trọng phá hoại lớn nhất (kg); 1 - Khoảng cách giữa hai gối tựa của rầm, bằng 24 cm; b, h - Chiều rộng và chiều cao của rầm (cm). Cường độ uốn tĩnh ứng với độ ẩm của mẫu 15% và nhiệt độ 20oC, được tính chính xác tới 5 kg/cm2 theo công thức sau: 15 w o Ru Ru .Kw  (t 20 ) Kw - Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm; T NhiệtHệ số độhiệu lúc chỉnh tiến hànhnhiệt thí nghiệm;  độ:
10. V - CƯỜNG ĐỘ TÁCH (NỨT) Cường độ tách được xác định theo phương dọc thớ và ngang thờ. Cường độ tách ngang thớ lớn hơn (3  4) lần cường độ tách dọc thớ. Cường độ tách dọc thớ khi mẫu thí nghiệm có độ ẩm w%, tính chính xác đến kG/cm2 theo công thức. P R w max tđ F Pmax - tải trọng phá hoại lớn nhất, (kG); F - tiết diện chịu tác dụng tách, (cm2); Cường độ tách dọc thớ gỗ khi mẫu thí mẫu có độ ẩm 15% được tính chính xác tới 1kG/cm2 theo công thức sau: 15 w Rtđ Rtđ .Kw Kw: hệ số hiệu chỉnh độ ẩm.
11. III - KHUYẾT TẬT DO HÌNH DẠNG CÂY GỖ KHÔNG BÌNH THƯỜNG Trong quá trình phát triển, do các yếu tố môi trường bên ngoài tác động, sự phát triển của cây gỗ có khi không bình thường, chẳng hạn những nhược điểm về hình dạng như : cong, vặn thớ, có hốc sâu, đầu ngọn quá thon, phình gốc những biến dạng này làm giảm rất nhiều phẩm chất gỗ. IV - CÁC NHƯỢC ĐIỂM VÌ CẤU TẠO Cấu tạo của gỗ cũng có hiện tượng không bình thường như: lệch tâm, xiên thớ, xoắn, cuộn nếp, 2 lõi, mấu khô. Các khuyết tật trên làm giảm sản lượng và cường độ của gỗ.
12. § 7 – 6. CÁC BIỆN PHÁP BẢO QUẢN ĐỂ TĂNG ĐỘ BỀN CỦA GỖ I - PHƠI SẤY KHÔ Mục đích của việc phơi sấy làm cho gỗ khô, ngăn cản sự phát triển của côn trùng và nấm, chống nứt tách khi sử dụng. II - DIỆT NẤM VÀ CÔN TRÙNG PHÁ HOẠI GỖ BẰNG HOÁ CHẤT Yêu cầu chất lượng của các loại hoá chất: - Khả nâng tiêu diệt nấm và côn trùng mạnh; - Không gây độc hại cho người và gia súc; - Không ảnh hưởng đến phẩm chất của các kết cấu gỗ và các chi tiết có liên quan (như đinh, ốc, vít, ke ) - Đảm bảo tính bền chắc ổn định trong thời gian bảo quản sử dụng - Có khả năng thấm sâu vào gỗ, sử dụng đơn giản. - Rẻ, dễ chế tạo .
13. III - CHỐNG HÀ ĐỤC KHOÉT GỖ Các kết cấu bằng gỗ ở môi trường nước, nhất là môi trường nước biển, rất dễ bị hà khoét làm hư hỏng rất nhanh. Có thể sử dụng một số biện pháp sau để phòng chống. - Dùng gỗ của nhóm I (tứ thiết), hay gỗ nhiều nhựa băng (như bạch đàn). - Dùng một số loại chất đã biết để ngâm tẩm. - Ngăn cách gỗ với môi trường bằng cách bọc phía ngoài một lớp kim loại mỏng không gỉ, bọc bằng ống xi măng hay ống sành v.v Một số địa phương ở nước ta thường đối mặt ngoài gỗ thành một lớp than mỏng sau 3 tháng thui lại một lần. Phương pháp này có hiệu quả trong khoảng 3 năm.
14. § 7-7. SẢN PHẨM CỦA GỖ I - GỖ TRÒN Gỗ tròn là loại gỗ nguyên được cắt thành từng đoạn dài được bóc vỏ từ 3 9m. Gỗ tròn là sản phẩm đầu tiên trong quá trình công nghệ sản xuất vật liệu gỗ. II - GỖ XẺ Là các loại gỗ bán thành phẩm, được gia công theo những tiêu chuẩn nhất định để sử dụng: có gỗ ván và gỗ thành: gỗ ván có chiều dày từ 1 - 5cm và gỗ thành có các kích thước tiết diện như sau: 3 x 4 cm 8 x 12 cm 10 x 10 cm 4 x 6 cm 8 x 16 cm 10 x 12 cm 6 x 10 cm 8 x 18 cm 10 x 14 cm
15. § 7 -8. PHÂN LOẠI GỖ Để cho việc sử dụng gỗ đơn Giản' và tiết kiệm người ta đã phân loại gỗ theo từng nhóm. Cơ sở để phân nhóm là cường độ, khối lượng đơn vị. Phân nhóm theo trị số cường độ thí nghiệm Nhóm Ứng suất Nén dọc Uốn tính Kéo dọc Cắt dọc I Từ 630 trở lên Từ 1300 trở lên Từ 1395 trở lên Từ 125 trở lên II 525 – 629 1080 – 1299 1165 – 1394 105 – 124 III 440 – 524 900 – 1079 970 – 1164 85 – 104 IV 365 – 439 750 – 899 810 – 969 70 – 84 V 305 – 364 625 – 749 675 – 809 60 – 69 VI Từ 304 trở Từ 624 trở Từ 647 trở Từ 59 trở xuống xuống xuống xuống