VẬT LIỆU GỖ trong xây dựng

Tuy nhiên, nếu gỗ chưa qua chế biến vẫn tồn tại những nhược điểm lớn như : cấu tạo và tính chất cơ lý không đồng nhất, thay đổi theo từng loại gỗ, dẽ hút và nhả hơi nước làm cong vênh sả

Chương 7

VẬT LIỆU GỖ

7.1.1 Khái niệm chung :

Gỗ là vật liệu thiên nhiên được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và sinh hoạt vì những ưu điểm cơ bản sau : cách âm, cách nhiệt và cách điện tốt, dễ gia công (cưa, xẻ, khoan ) và có giá trị mỹ thuật cao Tuy nhiên, nếu gỗ chưa qua chế biến vẫn tồn tại những nhược điểm lớn như : cấu tạo và tính chất cơ

lý không đồng nhất, thay đổi theo từng loại gỗ, dẽ hút và nhả hơi nước làm cong vênh sản phẩm, nứt tách, dễ bị sâu nấm, mục mối phá hoại, dẽ cháy

7.1.2 Cấu tạo của gỗ

Nước ta có nhiều loại gỗ, trong đó chủ yếu thuộc loại cây lá rộng, loại cây lá kim rất ít Gỗ cây lá rộng có cấu tạo phức tạp hơn gỗ cây lá kim

7.1.2.1 Cấu tạo thô

Quan sát mặt cắt ngang thân cây ta có thể nhìn thấy các lớp : vỏ, libe, lớp hình thành, lớp gỗ bìa, lớp gỗ lõi và lõi gỗ

+ Vỏ: gồm lớp tế bào chết và lớp libe bên trong, có tác dụng bảo vệ gỗ khỏi các tác động cơ học + Libe: là lớp tế bào mỏng vủa vỏ, tác dụng truyền và dự trữ thức ăn nuôi cây

+ Lớp hình thành: là lớp tế bào có khả năng sinh trưởng, lớp gỗ sinh trưởng vào mùa hè, thu, đông

có thành dày, đóng vai trò chịu lực

+ Lớp gỗ bìa: màu nhạt, chứa nhiều nước, dễ mục nát, cường độ thấp

+ Lớp gỗ lõi: màu sẫm, cứng hơn, chứa ít nước, khó mục nát hơn

+ Lõi cây (tủy cây): nằm ở trung tâm, là phần yếu nhất, dễ mục nát

Các vòng tròn được hình thành trên mặt cắt ngang của cây là các vòng tuổi (mùa xuân gỗ phát triển mạnh, làm thành vòng dày, màu nhạt, mùa còn lại cây phát triển chậm, ít nước, vòng có màu sẫm và mỏng – kết hợp 2 vòng này ta được 1 tuổi của cây)

7.1.2.2 Cấu tạo vi mô

Qua kính hiển vi có thể nhìn thấy những tế bào sống và chết của gỗ có kích thước và hình dáng khác nhau gồm có:

+ Tế bào chịu lực

+ Tế bào dẫn

+ Tế bào tia lõi

+ Tế bào dự trữ

Mỗi tế bào về cơ bản chi làm 3 phần: vỏ cứng, nguyên sinh chất và nhân tế bào

7.2.1 Tính chất vật lý

7.2.1.1 Độ ẩm và tính hút ẩm

Nước trong gỗ có 3 dạng: nước mao quản (tự do – nằm trong ruột tế bào, khoảng trống giữa các tế bào, bên trong các ống dẫn), nước hấp phụ (nằm trong vỏ tế bào và khoảng trốngd giữa các tế bào) và nước liên kết hóa học (nằm trong thành phần hóa học của các chất tạo gỗ)

Trong cây đang phát triển có cả nước hấp phụ, nước tự do hoặc chỉ có nước hấp phụ.Trạng thái gỗ chỉ chứa nước hấp phụ gọi là giới hạn bão hòa thớ (Wbht) có thể dao động từ 23 – 35% tùy loại gỗ

7.2.1.2 Độ co ngót

Là độ giảm kích thước và thể tích khi sấy khô Nguyên nhân là gỗ bị mất nước hấp phụ

Độ co của gỗ (%) được tính theo công thức:

100

1

1

a

a a

Trong đó:

a - kích thước của gỗ theo phương dọc thớ trước khi sấy khô

a1 – sau khi sấy đến trạng thái khô tuyệt đối

Tương tự như vậy ta cũng có độ co ngót của gỗ theo phương pháp tuyến và tiếp tuyến

1

1 0

V

V V

Hệ số co thể tích K0: cây là kim: 0.5, cây lá rộng : 0.6

W

y

Trong đó:

W - độ ẩm của gỗ (%) không vượt quá giới hạn bão hòa thớ

Co ngót xảy ra không giống nhau theo các phương

7.2.1.3 Trương nở

Là khả năng của gỗ tăng kích thước và thể tích khi hút nước vào thành tế bào Gỗ bị trương nở khi hút nước đến giới hạn bão hòa thớ Trương nở cũng không giống nhau theo các phương

7.2.1.4 Khối lượng riêng

Đối với các loại gỗ thường như nhau, vào khoảng 1.54 g/cm3

7.2.1.5 Khối lượng thể tích:

Phụ thuộc vào độ rỗng Dựa vào khối lượng thể tích chia gỗ làm 5 loại : rất nhẹ (v < 400 kg/m3), nhẹ (v = 400 – 500kg/m3), nhẹ vừa (v = 500 – 700 kg/m3), nặng (v = 700 – 900 kg/m3), rất nặng (v >

900 kg/m3 – gỗ nghiến (1100 kg/m3), gỗ sến ((v =1080 kg/m3))

7.2.1.6 Tính dẫn nhiệt

Khả năng dẫn nhiệt của gỗ không lớn, phụ thuộc vào độ rỗng, độ ẩm của thớ, loại gỗ, cũng như nhiệt độ Trung bình hệ số dẫn nhiệt của gỗ là 0.14 – 0.26 kCal/m.oC.h

7.2.1.7 Tính truyền âm:

Gỗ là vật liệu truyền âm tốt, nhanh hơn không khí 2 – 17 lần Gỗ truyền âm dọc thớ nhanh nhất, theo phương tiếp tuyến chậm nhất

7.2.2 Tính chất cơ học

Gỗ cấu tạo không đẳng hướng nên tính chất cơ học của nó theo các phương là không giống nhau Tính chất cơ học của gỗ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ ẩm, khối lượng thể tích, phần trăm của lớp gỗ sớm và muộn, tình trạng khuyết tật

7.2.2.1 Cường độ chịu nén

Gồm có nén dọc thớ và nén ngang thớ (tiếp tuyến và pháp tuyến), nén xiên thớ Cường độ chịu nén dọc, ngang thớ (pháp tuyến và tiếp tuyến) được xác định theo công thức :

w

w

n

F

Pmax



Trong đó:

Pmax - tải trọng phá hoại, kg;

Fw - tiết diện chịu nén, cm2 (ở độ ẩm W);

7.2.2.2 Cường độ chịu kéo

Cũng có các trường hợp chịu kéo dọc, kéo ngang thớ tiếp tuyến và pháp tuyến Kéo dọc thường lớn hơn nén dọc vì các thớ làm việc đến khi đứt, còn nén thì các thớ bị tách ra và phá hoại cục bộ

Cường độ chịu kéo của gỗ tính theo công thức :

W

w

k

F

Pmax



7.2.2.3 Cường độ chịu uốn

Gỗ có cường độ chịu uốn khá cao Cường độ chịu uốn của gỗ được tính theo mô men uốn M (kg.cm) và mômen chống uốn W (cm3)

W

w

u

W

M



7.2.2.4 Cường độ chịu trượt

Cường độ chịu trượt được phân ra : trượt dọc thớ, trượt ngang thớ (tiếp tuyến và xuyên tâm) và cắt đứt thớ

Công thức chung xác định cường độ chịu trượt (dọc thớ và ngang thớ) ở độ ẩm W% như sau :

W

W

F

Pmax



Trong đó :

Pmax - tải trọng phá hoại, kG;

FW – tiết diện chịu trượt ở độ ẩm W, cm2

7.2.2.5 Cường độ chịu tách

Gỗ chịu tách rất kém, vì khi tách liên kết giữa các thớ bị phá hoại không đồng thời

Sức chịu tách được tính theo công thức :

W

W

t

a

F

Trong đó :

Fmax - lực tách lớn nhất;

aW - chiều rộng mặt chịu tách

Bài tập ôn tập chương 7

1) Trình bày cấu tạo, tính chất vật lý của vật liệu gỗ

2) Tính chất cơ học của vật liệu gỗ