Drewno w budownictwie

Drewno i materiały drewnopochodne w budownictwie

Drewno jest jednym z najstarszych materiałów budowlanych, wykorzystywanych od wieków ze względu na swoje doskonałe właściwości fizyczne i mechaniczne.
Odróżniamy pojęcia "drzewo" i "drewno": "drzewo" odnosi się do rośliny, natomiast "drewno" oznacza obrobione drewno z drzewa po ścięciu.

Budowa drzewa

W przekroju pnia drzewa wyróżnia się: rdzeń, właściwe drewno (biel i twardziel) i korę.
Słoje roczne są współśrodkowymi pierścieniami wokół rdzenia, a promienie rdzeniowe biegną od rdzenia do obwodu.
Pomiędzy drewnem a korą znajduje się miazga twórcza, która wytwarza komórki drzewa i łyka.
Pomiędzy łykiem a korą znajduje się miazga korkowa, wytwarzająca komórki kory.

Części drzewa wykorzystywane w budownictwie

Strzała, kłoda i konary są częściami drzewa o największej wartości użytkowej w budownictwie.

Gatunki drzew stosowane w budownictwie

Drzewa iglaste: sosna, świerk, jodła, modrzew (najczęściej stosowane).
Drzewa liściaste: dąb, buk, jesion, wiąz, brzoza, olcha, grab (stosowane w ograniczonym zakresie, głównie do produkcji fornirów i materiałów podłogowych).

Właściwości techniczne drewna

Drewno jest materiałem anizotropowym, co oznacza, że jego właściwości zależą od kierunku działania sił lub zjawisk.

Właściwości fizyczne

Właściwości fizyczne drewna zależą od gatunku drewna i jego wilgotności.
Barwa: drewno drzew krajowych ma barwę od jasnożółtej do brązowej.
Gęstość: średnio 1500 kg/m3, gęstość pozorna (przy wilgotności około 15%) wynosi 450-750 kg/m3.
Higroskopijność: drewno łatwo pochłania wilgoć, osiągając wilgotność około 30% przy 100% wilgotności względnej powietrza.
Skurcz i pęcznienie: zmieniająca się wilgotność powoduje skurcz i pęcznienie drewna. Skurcz jest największy w kierunku stycznym do obwodu (6-12%).
Przewodność cieplna: niska, dwukrotnie większa wzdłuż włókien niż w kierunku prostopadłym (0,16-0,21 W/mK).
Rozszerzalność cieplna: niewielka, współczynnik rozszerzalności liniowej wzdłuż włókien wynosi 0,000003-0,000009 1/K.
Palność: drewno jest materiałem palnym, jego wytrzymałość spada o około 10% w temperaturze ok. 50°C.

Właściwości mechaniczne

Właściwości mechaniczne drewna zależą od gatunku, gęstości pozornej, wilgotności, budowy anatomicznej, wad i kierunku działania siły w stosunku do kierunku włókien.
Wytrzymałość na ściskanie: największa przy działaniu siły równolegle do kierunku włókien (RC = 40-60 MPa).
Wytrzymałość na rozciąganie: ponad 2-krotnie większa od wytrzymałości na ściskanie (Rr = 60-160 MPa).
Wytrzymałość na zginanie: 2-krotnie wyższa od wytrzymałości na ściskanie (Rr = 60-120 MPa).
Współczynnik sprężystości podłużnej: E = 800-16000 MPa.
Twardość: 30-80 MPa według metody Janki (przy wilgotności 15%).
Giętkość i łupliwość: zwiększają się pod wpływem wilgotności i wyższych temperatur.

Właściwości chemiczne

Główne składniki: węgiel (49.5%), tlen (43,8%), wodór (6%), azot (w postaci związków organicznych: celulozy, hemicelulozy i ligniny).
Składniki uboczne: żywica i garbniki.

Czynniki niszczące drewno

Promienie ultrafioletowe: utleniają celulozę, powodując zmianę barwy drewna na szarą.
Kwasy solny i siarkowy: rozkładają celulozę.
Kwas azotowy: utlenia ligninę.
Zasady: rozpuszczają ligninę.
Korozja biologiczna: grzyby i owady rozkładają substancje organiczne.

Wady drewna

Sęki: pozostałości gałęzi wrośnięte w pień.
Rdzeń mimośrodowy: spowodowany jednostronnym działaniem wiatru i słońca.
Rdzeń podwójny: powstaje, gdy w drzewie rozwijają się dwa pnie.
Skręt włókien: widoczny na przekroju promieniowym, gdy włókna są ścięte, a na przekroju stycznym przebiegają skośnie.
Zbieżystość pnia: zmniejszenie średnicy pnia wraz ze wzrostem jego wysokości.
Pęknięcia: pogarszają właściwości mechaniczne, ułatwiają przenikanie wilgoci i zarodników grzybów.
Gnicie: spowodowane przez grzyby.

Materiały drzewne

Drewno okrągłe: część pnia bez gałęzi (dłużyce, kłody, wyrzynki, żerdzie).
Tarcica: materiał otrzymany z przetarcia drewna okrągłego.
- Materiały tarte o przeznaczeniu ogólnym: bale, deski.
- Materiały tarte o przeznaczeniu specjalnym: tarcica podłogowa.
- Tarcica nieobrzynana: boki zaokrąglone (deski, deseczki, bale).
- Tarcica obrzynana: przekrój prostopadłościenny (deseczki, deski, bale, listwy, łaty, krawędziaki, belki).

Materiały drewnopochodne

Forniry: cienkie płaty drewna (do 5 mm), wykorzystywane do oklejania powierzchni:
- Okleiny: do uszlachetniania wyrobów (0-1,0 mm).
- Obłogi: do warstw zewnętrznych płyt stolarskich (1,0-1,5 mm).
Materiały płytowe: zastosowanie w stolarce budowlanej i meblowej oraz izolacji akustycznej i termicznej:
- Płyty stolarskie: warstwa środkowa z tarcicy lub forniru oklejona obłogami lub płytą pilśniową twardą (grubość 12-35 mm).
- Sklejka: sklejone nieparzyste liczby fornirów, włókna w warstwach przebiegają pod kątem prostym (grubość 4-20 mm).
- Płyty pilśniowe: produkowane z odpadów tartacznych, zmieszanych z klejem.
  - Płyty porowate (P): gęstość do 350 kg/m3 (grubość 9,5-25 mm).
  - Płyty twarde (T): gęstość powyżej 800 kg/m3 (grubość 2,4-4,6 mm).
  - Płyty bardzo twarde (BT): gęstość powyżej 900 kg/m3 (grubość 2,4-6,4 mm).
- Płyty wiórowe: produkowane z wiórów drzewnych, spojonych klejem syntetycznym (grubość 2,4-6,4 mm).
- Płyty skrawkowe: ze skrawków drewna, spojonych klejem syntetycznym (grubość 14-28 mm).
- Płyty paździerzowe: z paździerzy lnianych lub konopnych, spojonych klejem syntetycznym (grubość 8-50 mm).
Materiały podłogowe:
- Tarcica podłogowa: do podłóg jednowarstwowych (sosna, świerk, jodła, grubość 28-50 mm).
- Deszczułki posadzkowe (klepka): z drewna twardego (dąb, buk), różne rodzaje i sposoby mocowania.
- Płyty mozaikowe: listewki drewna liściastego naklejone na papier (kształt kwadratu, 16 zestawów po 5 listewek każdy).