Ағаштың құрылысы, химиялық құрамы және қасиеттері

Ағаштың техникалық қасиеттері оның ішкі құрылымы діңгегінің үш кесіндісі арқылы анықталынады: торцты, радиал, яғни бойлық (ағаш өзегін бойлайтын) және тангенциал (хордасы бойынша) (4.2 сур.), сонымен қатар көлденең кесіндісі бойынша (4.3 сур.).

Сур. 4.2. Ағаш діңгегінің негізгі кесінділер бойынша құрылымы: 1 – торцты кесінді; 2 – радиалды бойлық

кесінде; 3 – тангенциалды кесінді;

4 – өзек сәулелері

Сур. 4.3. Көлденең кесіндідегі ағаш діңгегінің құрылысы: 1 – сыртқы

қабық;

2 – ішкі қабық; 3 – камбий қабаты; 4 – жылдық сақиналар;

5 – ядро; 6 – өзек

Ағашты сыртқы механикалық зақымдалудан, биологиялық әсерлер мен кебуден қорғап тұратын қабық екі қабаттан тұрады: сыртқы (қабық), және ішкі (қабық). Ішкі қабықтан кейінгі тұрған камбийдің жұқа қабаты тірі торлардан құралған. Камбий қабатынан кейінгі ағаштың қалың қабаты төмендегідей жіңішке шоғырланған қабаттар қатарынан тұрады; сыртқы бөлігі жылдық сақина, ішкі бөлігі – өзек деп аталады. Өзек – өлі торлардан, жылдық сақина жас өсуші торлардан тұрады. Қазіргі уақытта өзегі жоқ ағаш тұқымы бар, мысалы: қайың, қандыағаш, үйеңкі. Діңгектің ортасында тез шіритін және үгітілетін, ең әлсіз өзегі орналасқан. Құрылыс бұйымдарын алу үшін пайдаланатын ағаш деп ағаш діңгегінің жас сүректі және ядролы бөліктері аталады.

Ағаш өзінің сапасын төмендететін әртүрлі құрылымдық ақауларға ие.

Ақауларды алғашқы – өсіп тұрған ағаштағы және қосымша, ағашты пайдалану

немесе сақтау кезінде туындайтын екі топқа бөледі.

Алғашқы ақауларға жатқызады: бұтақты – бұтақтар саны; қисыққабатты – бұранда түріндегі діңгектегі талшықтардың қисық орналасуы; талшықтардың ирелеңдеп орналасуы – ағаш талшықтарының толқынды және шатасып орналасуы; дің жуандығының тез төмендеуі – діңнің табанынан жоғары қарай диаметрі нормадан – көпке төмендеуі; бұйра – жылдық қабаттардың жергілікті ауытқуы.

Ағаштың қосымша ақаулары – атқұлақтар мен микроорганизмдер қызметінің нәтижесінде пайда болатын шіріктер мен зеңдер; пайдалану немесе сақтау процесіндегі ағашты кептіру нәтижесінде пайда болатын ашық жарықшақтар мен құрттар.

Тангенциалдық және радиалдық бойлық кесілген ағашты қарасақ оның талшықты құрылымы көрінеді. Микроскоппен қарағанда ағаш талшықтары органикалық торлардан тұратындығын байқауға болады.

Негізінен торлардың қабығын табиғи жоғарғы молекулалы зат – целлюлоза немесе клетчатка (талшықты байланыстырғыш материал) (С6Н10О5)n құрайды.

Ағаштың химиялық құрамына целлюлозадан басқа лигнин мен гемицеллюлоза (С5Н8О4)n: пентозандар мен гексозандар кіреді.

Абсолюттік құрғақ ағаштың элементтік құрамы: 49 – 52 % көміртегі, 43 – 45

% оттегі, 6 – 6,3 % сутегі, 0,1 – 0,6 % азот, 0,3 – 1,6 % минералды заттар. Жаңа шабылған ағаштар жоғарыда көрсетілгеннен басқа 60-100 % суды құрайды (құрғақ массаға қатысты).

Ағаштың ылғалдылғы (Вд) деп – оның үлгісін кептіргенде салмағы қаншалықты өзгеретіндігін айтады. Ағаштың өзіне ылғал қабылдау қасиеті оның сапасына өте үлкен әсерін тигізеді. Оны келесі формула арқылы анықтаймыз:

(4.1)

Мұндағы, mв – үлгінің кептіруге дейінгі массасы; mс – үлгінің кептіруден кейінгі массасы.

Стандартты нормалы ылғалды деп – 12%-ке тең ылғалды атайды. Ағаштың физика- механикалық қасиеттерінің көрсеткіштері, ондағы ылғал мөлшерімен тікелей байланысты болғандықтан, оларды бір ыңғайға келтіру үшін осы, яғни 12% -тік, ылғалдықта анықтайды. Ылғал – капиллярлық (клетка қуысында, клеткалар арасында) жəне гигроскопиялық (клетка қабығында) деп екіге бөлінеді.не гигроскопиялық (клетка қабығында) деп екіге бөлінеді.

Ағашты кептіргенде ең алдымен капиллярлық (бос) ылғал, онаң соң гигроскопялық (байланысқан) ылғал ұшады. Ағаш ылғалдылық дәрежесі бойынша келесі түрлерге бөлінеді: жаңашабылған, ылғалдылығы 35 % және одан жоғары; ауа кептірілген, ылғалдылығы 15 – 20 %; бөлме кептірілген, ылғалдылығы 8 – 13 % . Сонымен қатар, сулы, ылғалдылығы жаңашабылған ағаштан жоғары және 100 % дан жоғары болуы да мүмкін (массасына

байланысты).

Егер, ағаштан механикалық ылғалды шығарып тастайтын болсақ, оның массасы өзгереді, бірақ көлемі мен сызықтық өлшемдері өзгермейді. Егер, гигроскопиялық ылғалды шығарып тастайтын болсақ, ағаштан жасалған бұйымдардың көлемі мен өлшемдері азаяды. Бұл процесті кептіру деп атайды.

Кептіруге кері процесс ағаштың ісінуі деп аталады. Бұл процесс ағаштың құрамындағы гигроскопиялық ылғал көбейгенде орын алады. Ағаштың құрылымы əне гигроскопиялық (клетка қабығында) деп екіге бөлінеді.р бағытта əне гигроскопиялық (клетка қабығында) деп екіге бөлінеді.ртүрлі болғандықтан, оның əне гигроскопиялық (клетка қабығында) деп екіге бөлінеді.р бағыттағы ісіну, кеуіп кету көрсеткіші де әртүрлі: талшықтар бойымен толық сызықтық кептіру 0,1 – 0,3 % аспайды, радиалды бағытта ол 3 тен 6 % ға дейінгі аралықты, ал тангенциалды бағытта ол 7 ден 12 % аралығын құрайды. Ағаштың құрғап кетуі оның ісінуіне, кернеу пайда болып, ағаштардың майысуы мен жарылып кету мүмкіншілігін туғызады.

Ағаштың көлемдік массасы оның тұқымына байланысты болады және ол 375 – 700 кг/м³ құрайды. Әдетте көлемдік массаны ағаштың 12 %-дық нормалды ылғалдылығымен алады. Ағаштың тығыздығы (ρ) шамамен 1500 кг/м³ құрайды [7].

Ағаштың жылуфизикалық қасиеттері оның тұқымына, көлемдік массасына, ылғалдылығы мен температурасына байланысты. Сонымен қатар, жылуөткізгіштік, ағаш арқылы жылу беру бағытына байланысты, ал ағаштың сызықтық жылулық кеңею коэффициенті талшықтарының бойымен және кесе көлденеңінен болып бөлінеді. Ағаштың әртүрлі тұқымына байланысты жылуөткізу коэффициенті орта есеппен келесі мәнді құрайды: кесе көлденең - λ=

0,17 Вт/м К және талшықтарының бойымен - λ = 0,31 Вт/м·К. Ағаштың барлық тұқымы үшін меншікті жылусыйымдылық мәні бірдей және ол құрғақ ағаш үшін с = 1,7 – 1,9 кДж/кг·К құрайды. Ағаштың сызықтық жылулық кеңеюінің сандық мәні талшық бойымен - α = (2,4 – 5,6)·10-⁶ 1/°С, талшықтарға кесе көлденең - α = (31 – 58)·10^-6 1/°С құрайды [7].

Ағаштың механикалық қасиеттеріне оның тегі, көлемдік массасы, ылғалдылығы, ағаштың жасы, сонымен қатар жүктеменің әсер ету бағыты – талшық бойымен немесе кесе көлденең болуы айтарлықтай әсерін тигізеді.

Ағаштың құрылымы талшықты болғандықтан ол анизотроптыққа ие, сонымен қатар талшықтарының бойымен созылу және сығылу кезінде жоғары беріктікке, ал талшықтарына кесе көлденең кезінде төменгі беріктікке ие болады. ρо = 430 кг/

м³ до 51 МПа – при ρо = 700 кг/м³ көлемдік масса кезінде 34 Мпа-дан талшықтарының бойында сығылуға уақытша кедергі өзгереді. Талшықтарының бойында сығылу кезінде ағаштың ылғалдылығының көбеюімен оның беріктігі төмендейді. Бұл кезде гигроскопиялық ылғал ғана өзінің ықпалын тигізеді, ал механикалық ылғал оған әсер етпейді.

Егер ағаш діңгегінің талшықтарды бойлай (ағаштың өзегін бойлай) сыққандағы беріктік шегін бірге тең деп алсақ, оның талшықтарға көлденең

бағытта сыққандағы беріктігі – 0,1-0,3 аралығында болар еді. Ағаш талшықтарын бойлай созғандағы, игендегі кедергісі жаңағы бірмен салыстырғанда сəне гигроскопиялық (клетка қабығында) деп екіге бөлінеді.йкесінше 2-3 есе жəне гигроскопиялық (клетка қабығында) деп екіге бөлінеді.не 1,5-2 есе көп. Созылуға беріктік ылғалдылыққа емес, оның ақауларына айтарлықтай байланысты.

Ағаш құндылықтарының қатарына жатқызу керек: салыстырмалы жеңіл олжаны және бай шикізат базасын, бағасының төмендігі, жоғарғы қатысты беріктігі, салыстырмалы жоғары меншікті жылусыйымдылық кезіндегі аз жылуөткізгіштік, аз температуралық өзгеріс, агрессивті ортада пайдалану кезіндегі коррозияға жоғарғы төзімділік. Ағаштың кемшіліктеріне жатады:

анизотроптық, ақауларының бар болуы, гигроскоптылық (ылғал тартқыштық), жоғарғы өрт қауіптілігі. Жоғарыда аталып өткен ағаштың құндылықтары мен кемшіліктері олардың құрылыстағы қолдану аясын анықтайды.