Drzewne materiały konstrukcyjne

Drewno jest powszechnie używanym materiałem odnawialnym, stosowanym w wielu dziedzinach życia. Cenne właściwości drewna wynikają z jego korzystnej charakterystyki fizyczno-mechanicznej. W nowoczesnym, lekkim budownictwie pasywnym stosuje się przede wszystkim drewno konstrukcyjne i materiały drewnopochodne o pożądanych cechach wytrzymałościowych, cieplnych i akustycznych. Dążenie do podnoszenia poziomu komfortu oraz zdrowotności budynków i pomieszczeń wiąże się z tendencją do wzrostu udziału drewna w ich konstrukcjach. Zastępowanie drewna innymi materiałami jest na ogół działaniem niekorzystnym, wymuszonym przez rosnący niedobór sortymentów drzewnych wysokiej jakości oraz przez konieczność oszczędnego gospodarowania deficytowym surowcem.

Niniejsze opracowanie przygotowano z myślą o szerokim i racjonalnym wykorzystaniu drewna w konstrukcjach drewnianych. Krok po kroku - od bazy surowcowej, poprzez przerób, po materiały finalne - przedstawiono wiele istotnych i przekrojowych zagadnień z zakresu inżynierii konstrukcyjnych materiałów drzewnych i drewnopochodnych, stawiając szczególny nacisk na problematykę produkcji i sortowania tarcicy konstrukcyjnej. W opracowaniu zawarto informacje zarówno z zakresu budowy, wad oraz właściwości drewna, jak i uregulowań normalizacyjnych, a także przegląd technik przetarcia i analizy działania maszyn sortowniczych.

Drewno - będące materiałem naturalnym o anizotropowej budowie i zróżnicowanych właściwościach mechanicznych (nawet w obrębie jednego gatunku!) - może być również materiałem inżynierskim: policzalnym przy projektowaniu i przewidywalnym po wbudowaniu w konstrukcję. Tarcica staje się inżynierskim materiałem konstrukcyjnym w procesie jej wytrzymałościowego sortowania. W Polsce od ponad ćwierć wieku szkoli się brakarzy tarcicy konstrukcyjnej. Obecnie praktycznym sortowaniem metodą wizualną tarcicy konstrukcyjnej zajmują się osoby, które zdobyły uprawnienia brakarskie w ostatnich 20 latach (ponad 600 osób) w ramach szkoleń realizowanych między innymi w Ośrodku Szkolenia Kadr w Kępnie we współpracy z Wydziałem Technologii Drewna Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Prekursorem polskich szkoleń i badań, w tym badań nieniszczących tarcicy iglastej, był między innymi profesor Witold Dzbeński.

Alternatywą wobec sortowania metodą wizualną jest nabierające coraz większego znaczenia sortowanie maszynowe. Sortując tarcicę metodą maszynową, kwalifikuje się ją na klasy wytrzymałościowe o ściśle określonych właściwościach mechanicznych.

Obecnie problematyka wytrzymałościowego sortowania tarcicy konstrukcyjnej nabrała szczególnego znaczenia w związku z obowiązkiem znakowania symbolem CE wyrobów budowlanych wprowadzanych na rynek krajów członkowskich Unii Europejskiej, a w ślad za tym - wdrażania zakładowej kontroli produkcji.

Anizotropowe i niejednorodne (obciążane wadami) drewno może być przetworzone na różnorodne materiały inżynierskie o pożądanej charakterystyce właściwości. Tak zrodziła się idea, a potem produkcja konstrukcyjnych tworzyw inżynierskich z zastosowaniem drewna.

W niniejszym opracowaniu przybliżono strukturę przemysłu płyt drewnopochodnych w Polsce oraz przedstawiono informacje o najważniejszych materiałach drzewnych i drewnopochodnych wytwarzanych z cząstek drewna o różnej wielkości.

Książka ta jest znacząco poszerzoną i zaktualizowaną wersją wcześniejszego opracowania pt. „Inżynieria materiałów drzewnych", wydanego w 2012 roku, które z kolei ma swój początek w skrypcie pt. „Wytrzymałościowe sortowanie tarcicy budowlano-konstrukcyjnej" wydanym w 2005 roku.

Spis treści

WSTĘP ... 5

Baza surowcowa i pozyskanie drewna w Polsce ... 7

Struktura i zasobność lasów w Polsce ... 7

Wielkość i perspektywy pozyskania drewna ... 14

Podstawowe wiadomości o drewnie ... 18

Budowa drewna ... 18

Przyrosty roczne ... 18

Biel i twardziel ... 19

Pęcherze i wycieki żywiczne ... 20

Promienie łykodrzewne ... 20

Charakterystyka wybranych rodzajów drewna iglastego ... 26

Sosna zwyczajna ... 26

Świerk pospolity ... 27

Modrzew europejski ... 29

Jodła pospolita ... 29

Daglezja zielona ... 30

Charakterystyka wybranych rodzajów drewna liściastego ... 31

Dąb ... 31

Buk ... 32

Brzoza ... 33

Olsza (olcha) ... 34

Topola ... 35

Wybrane właściwości mechaniczne i fizyczne drewna ... 36

Wytrzymałość drewna ... 36

Izolacyjność akustyczna ... 42

Właściwości cieplne ... 42

Zachowanie drewna w ogniu ... 43

Wady drewna ... 47

Sęki ... 48

Pęknięcia ... 50

Pęcherze żywiczne ... 51

Zabarwienia ... 51

Zgnilizna ... 51

Chodniki owadzie ... 52

Obliny ... 52

Skręt włókien ... 53

Krzywizny ... 54

Twardzica ... 55

Polski przemysł tartaczny i płyt drewnopochodnych ... 56

Struktura polskiego tartacznictwa i wielkość produkcji ... 56

Poziom techniczny polskiego tartacznictwa ... 60

Przemysł płyt drewnopochodnych w Polsce ... 74

Wytrzymałościowe sortowanie tarcicy ... 78

System norm dotyczących drewna konstrukcyjnego i oznakowanie CE ... 78

Sortowanie metodą wizualną tarcicy według normy krajowej PN-D-94021:2013 ... 83

Zakres normy, podstawowe określenia i wymagania ... 83

Pomiar wad i pozostałych cech przy sortowaniu tarcicy metodą wizualną ... 85

Zestawienie wad dopuszczonych z ograniczeniem w iglastej tarcicy według normy krajowej PN-D-94021:2013-10 ... 94

Sortowanie tarcicy według normy brytyjskiej BS 4978 ... 98

Sortowanie tarcicy według normy niemieckiej DIN 4074 ... 101

Określanie sękatości w krawędziakach ... 102

Określanie sękatości desek i bali ... 103

Przyporządkowanie klas sortowania metodą wizualną do klas wytrzymałościowych ... 108

Wytrzymałościowe sortowanie tarcicy metodą maszynową ... 111

Przegląd maszyn sortowniczych ... 111

Wytrzymałościowe sortowanie tarcicy metodą maszynową w Polsce ... 129

Stan normalizacji w zakresie wytrzymałościowego sortowania tarcicy metodą maszynową ... 134

Porównanie wyników wytrzymałościowego sortowania wizualną i maszynową metodą polskiej tarcicy sosnowej ... 135

Drzewne i drewnopochodne materiały konstrukcyjne ... 140

Sklejalność drewna ... 140

Drewno klejone ... 143

Podział konstrukcyjnych materiałów drzewnych ... 143

Drewno klejone na długość ... 143

Drewno klejone warstwowo ... 145

Drewno klejone krzyżowo ... 149

Inne konstrukcyjne materiały drzewne ... 152

Drewno modyfikowane ... 156

Przegląd ważniejszych tworzyw drzewnych ... 160

Podział tworzyw drzewnych ... 160

Tworzywa warstwowe ... 161

Płyty wiórowe ... 171

Płyty pilśniowe ... 180

Kompozyty drewna z materiałami niedrzewnymi ... 188

Literatura ... 192