Кто сильнее металл или дерево

Обычную древесину сделали более прочной, чем сталь или титан

Дерево — отличный материал для… всего. Из него делают все, что только можно себе представить. Единственное, чего не хватает — прочности. Многие сорта дерева — очень прочные, но, к сожалению, недостаточно прочные, чтобы их можно было применять более широко. Специалисты из США добились увеличения прочностных характеристик древесины путем специальной ее обработки.

После того, как дерево подвергается обработке по новому методу, его прочность возрастает в десятки раз, оно становится более прочным, чем сталь или титан. При этом древесина по-прежнему остаются дружественным окружающей среде материалом, альтернативой пластикам или металлам.

«Фактически, это новый класс материалов с великолепным потенциалом», — заявил Ли Тенг, специалист из Мэрилендского университета. Работа Тенга и его коллег опубликована 7 февраля в авторитетном научном издании Nature.

Попытки укрепить дерево, изменить тем либо иным образом его характеристики не прекращаются десятилетиями. Некоторые методы удачные, другие — не очень. К числу удачных можно отнести выделение микроволокон целлюлозы, что позволяет создавать достаточно устойчивые к внешним воздействиям материалы.

Но Тенг с коллегами решили подойти к проблеме с другой стороны. Исследователи сфокусировались на модифицировании пористой структуры натуральной древесины. Изначально они стали пробовать кипятить различные сорта древесины, включая дуб, в растворе гидроксида натрия и сульфита натрия в течение семи часов. Этот процесс оставил целлюлозную структуру практически нетронутой, но окружающие целлюлозу компоненты частично ушли. Один из таких компонентов — лигнин, полимер, связывающий целлюллозу.

Затем команда поместила на сутки деревянный блок под пресс, одновременно нагрев его до 100 градусов Цельсия. В результате образовались деревянные планки толщиной в пятую часть от прежних параметров. Кроме того, этот материал оказался в три раза плотнее натуральной древесины и в 11,5 раз прочнее. Предыдущие попытки усилить прочностные характеристики приводили к повышению этого параметра максимум в 3-4 раза.

Сканирование волокон нового материала при помощи электронного микроскопа показало, что сдавливание уничтожает целлюлозные трубочки, которые сжимаются и переплетаются вместе. «Вы получаете нановолокна, размещенные вдоль оси роста дерева, сцепленные между собой», — заявил один из участников исследования.

Для того, чтобы проверить, насколько устойчива «древесина нового типа» к внешним факторам, команда стала выстреливать по паллетам из баллистической пушки, которая обычно используется для проверки прочности военных транспортных средств. Как оказалось, модифицированная древесина выдерживает удар 46-граммового стального снаряда, летящего со скоростью примерно 30 метров в секунду.

Это, конечно, гораздо медленнее, чем скорость пули, вылетевшей из ствола огнестрельного оружия, но все же и это солидное достижение. Такая скорость примерно соответствует скорости автомобиля, движущегося перед столкновением с препятствием. Да, американцы считают, что их метод позволяет создавать материал, пригодный для автомобилестроения.

Эксперты считают, что команда «улучшателей дерева» чрезмерно усложняет процесс, который может быть гораздо более простым. Например, просто воздействие высокой температуры, пара и давления способно значительно улучшить прочностные характеристики материала. А можно просто прокипятить дерево в течение 7 часов в растворе каустической соды. В результате получается достаточно прочный материал. 24-х слойная защита из такого дерева задерживает 9-мм пулю, которой стреляют из пистолета.

Микаэела Идер, исследователь из Института Макса Планка считает, что воздействие давления также упрочняет дерево — хотя в этом случае неясно, насколько сильно имеет место сплетение нановолокон. Тем не менее, авторы оригинальной работы уверены, что только их методика позволяет многократно улучшить прочность дерева. Коллеги согласны с ними, говоря, что у работы большой потенциал, и в будущем можно было бы создать коммерческую технологию для производства прочных строительных материалов из дерева.

Источник

Может ли дерево быть прочнее стали?

Учёные утверждают, что им удалось создать новый суперматериал, который прочнее, легче и дешевле стали. Но новый материал не продукт высоких технологий и не металл. Это дерево. Исследователи Лиангбинг Ху (Liangbing Hu) и Тенг Ли (Teng Li) работают в Мэрилендском университете (США).

Используя химические реактивы, нагревание и давление им удалось повысить плотность древесины в три, а прочность в 10 раз. По словам Ху, такая древесина способна соперничать с некоторыми из самых прочных материалов в мире. «Мы заинтересованы в замещении стали и углеродного волокна прочной древесиной», – сказал он.

Прочная, но не дорогая

Эта технология не требует какого-то особого сырья. Следовательно, говорит Ху, стоимость продукта будет относительно низкой. «Мы можем использовать как очень дешёвое, так и очень редкое, дорогое дерево. Но в итоге получим похожий результат», – добавил он.

Исследователи назвали свой продукт «супердерево». Он получается путём частичного удаления лигнина – природного полимера, содержащегося в древесине.

«Лигнин подобен клею, который связывает все компоненты древесины вместе. Мы обнаружили, что для максимального уплотнения дерева нужно удалить часть этого клея», – объяснил Ху.

При варке древесины в растворе гидроксида натрия (NaOH) и сульфита натрия (Na2SO3) удаляется около половины лигнина. Затем в течение суток оно подвергается воздействию высокой температуры и давления. На этом процесс получения древесины с новыми свойствами завершается. По заявлению исследователей, она обладает достаточной прочностью для изготовления автомобилей, самолётов, ветрогенераторов и других изделий. Результаты работы учёных были опубликованы в журнале Nature.

Исследователи говорят, что их суперпрочная древесина должна оказывать менее негативное влияние на окружающую среду, чем сталь или другие металлы, которые она может заменить. Однако полностью экологически чистой она не является. При её получении используются некоторые из химических веществ, применяющихся при производстве бумаги.

Исследователь Тенг Ли говорит, что он и Ху ищут новые способы использования дерева, включая создание батарей, производство прозрачной древесины и бумаги.

«Деревья произрастают на Земле более миллиона лет. А люди используют древесину для строительства и изготовления мебели более 10 тыс. лет. И чем больше мы работаем с этим материалом, тем больше понимаем, что нам до сих пор не удалось полностью раскрыть его потенциал».

Другие учёные также ищут новые варианты использования дерева. Так, исследователи из Швеции сообщили о создании сверхпрочных волокон на основе древесины для изготовления одежды и других целей.

Источник

Что лучше: Дерево или Металл в несущих элементах кровли?

Приветствую вас, мои Читатели и Зрители строительного Блога “Путь Домой”!

Я долго ждал, чтобы этот вопрос занял лидирующую позицию, поэтому хочу сказать огромное спасибо Петру, который задал этот вопрос. Как применять металл в кровельных конструкциях? Стоил ли его вообще применять?

На заставке я специально добавил фото, где видно профиля. Они достаточно агрессивно заходили на рынок Украины. Были у меня такие ситуации, когда люди звонили и интенсивно спрашивали строим ли мы дома с металлическим каркасом.

Также я ездил на объекты, где присутствовал металлический каркас и консультировал ребят о том, как выйти из той или иной ситуации. Я тогда всегда говорил, что эта технология не для жилищного строительства.

Все-таки каждая технология имеет рамки разумного применения. И, действительно, как написал один подписчик в чате во время онлайн трансляции, если посмотреть на это все с точки зрения огнестойкости конструкции, то металл проигрывает дереву.

Дерево (именно брус) несет нагрузку до тех пор пока не перегорит. Когда сечения из-за пламени уменьшается и уменьшается, но держит нагрузку. Металл же складывается. Если металл разогревается до 450°, он теряет свою устойчивость. То есть он сам не разрушается, но он складывается и теряет устойчивость, потому что он мягкий и эластичный. Именно поэтому защитить металл получается гораздо сложнее, чем деревянный брус.

У нас недавно была тема про Огне/био обработку древесины и мы там об этом говорили. Да, действительно, огнеобработка дерева это на 2-3 года. Потом ее надо обновлять, иначе она не работает. Но вот именно благодаря своему большому сечению дерево держит нагрузку дольше в случае экстремальной ситуации.

Дерево не так сильно разогревается. Чтобы оно сгорело его надо разогреть до высокой температуры. Плюс, когда оно горит, оно все-таки держит нагрузку. Поэтому деревянные конструкции безопаснее, именно классические деревянные конструкции.

Вопрос очень обширный, поэтому всем, кому нужен быстрый ответ — ребята, не применяйте металл в конструкциях кровли и перекрытий, а применяйте дерево. Для тех же, кто хочет разобраться в этом вопросе, давайте разбирать его более подробно! Расскажу какие проблемы у вас могут возникнуть, в какие неприятные ситуации я попадал и как с ними бороться.

1:23 Огнестойкость
5:27 Быстрый ответ
6:02 Металл
8:32 Тавровые балки
10:17 Смета
12:10 Фото с объекта
15:04 Опускание металла в теплую зону
16:28 Нормативная температура внутренней поверхности
18:25 Формирование классического треугольника
20:47 Краска и теплоусвоение
24:15 Стропильная врезка без затяжек
26:03 Большие свесы и подшивки
28:18 Газоблок на улице зимой
31:18 Пример еще одного объекта с фермами
33:22 Температурные расширения и ошибка
36:00 Фронтон из газоблока
37:03 Комбинации дерева и металла

40:56 Что-то мне подсказывает, что дерево лучше в несущих конструкциях кровли
42:06 А если покрыть антипиреновыми полиуретанами?
42:45 Расскажите о вредности полей от металлических конструкций
46:10 При толщине перекрытия на 3.2 метра 100 мм обыграть можно только металлом
47:01 Для металлокаркаса какие ГОСТы металла можно применять?
47:26 Я тоже считаю, что ЛСТК технологии это не для жилья, нормально будет если для строительства магазинчика, возможно теплицы, если профиль будет соответственно обработан, хоз. постройки.. и т. п.
49:59 Узел крепления деревянного стропила и металлического вальмового стропила
51:10 А за паробарьером утеплитель какой у Вас?
51:51 Как выбрать лес? какие породы доступны? что применить для кровли?
52:52 Лобовой упор висячих стропил в мауэрлат вместо затяжки возможен?
53:04 Если железная балка, на которой лежат стропила навеса веранды, опирается одним концом на стену дома, как можно уменьшить мостик холода в месте опирания?
58:09 Грин в отмостку куски кидает и они не рассыпаются от влаги. что не то из вашим газоблоком..
59:22 Затяжку крепить лучше гвоздями (много элементов с маленькими сечениями) или болтами (меньше элементов но больше сечение)?
1:02:32 Если красить дерево и металл поможет ли это от конденсата?
1:05:11 Будете ли Вы на строительной выставке 17.03.20?
1:06:03 На металлическую стойку (прямоугольник,швеллер,двутавр) как правильно опереть и закрепить деревянный прогон?
1:07:00 Возможно ли по металлу в пироге кровли делать огнезащиту не краской, а штукатуркой по сетке или два слоя ГКЛ, по типу лестничных косоуров?
1:08:33 Побелка известью, как самый дешёвый способ обработки деревянных конструкций кровли, например балок, применяется для огнебиозащиты??
1:09:39 Что делать если часть мет. фермы находится в тёплой зоне?
1:10:19 «Дружба металла и дерева» — проанализируйте расположение металла в древесине параллельно наружной поверхности (стены/кровли). (Перпендикулярно Вы уже упомянули — как ставят балку).
1:11:23 С металлическими стяжками деревянные стропила сталкивались?
1:14:40 Торец вашей балки выходил за контур утеплителя фронтонной стены?
1:15:39 Стоит ли использовать фольгированную пароизоляцию?
1:17:05 Существуют ли альтернативные несущие материалы металлу и дереву?
1:18:54 Можно ли ложить лаги крыши прямо на газобетон єсл сверху достойна стена с армопоясом для монтажа террасы?
1:19:26 Вы вентфасады проектируете?
1:20:37 Был ли у вас опыт по конструкциям где металлокаркас находится снаружи (то есть в холодной зоне), а кровля подвешена к нему снизу?! Какой пирог кровли в таких случаях?
1:21:03 Оправдано ли использование лвл бруса большого сечения в качестве коньковой балки при устройстве открытой мансарды, чтоб не использовать в интерьере опорных брусьев?
1:21:45 ПИР сэндвич панели как избавиться от конденсата на саморезах металлических стропил?
1:22:45 Возможно ли по вашему мнению применить в кровле вместо металла и дерева стеклопластиковые профили?

Источник

Все металлы прочнее дерева. Да или нет?

Проверьте свои знания. Согласны ли вы с этим утверждением? Большинство участников акции «Открытая лабораторная» не смогло дать верный ответ.

Есть много мягких металлов, которые уступают по прочности почти любому дереву, а ртуть в нормальных условиях и вовсе находится в жидком состоянии.

Самые мягкие металлы — щелочные (из первой группы таблицы Менделеева), например, калий, натрий, литий. Натрий по прочности сравним с твердым сыром. Он без большого усилия разрезается ножом.

Немного тверже так называемые легкие металлы, например, индий, его можно кусать зубами (это безвредно и, пожалуй, приятно). Олово можно поцарапать ногтем (это не особенно приятно, но тоже легко).

Щелочные металлы легко расплющить, шмякнув по ним палкой.

В то же время дерево прочных пород — например, белую акацию и хрупкий на вид самшит ногтем поцарапать невозможно.

Кстати, как вообще измерить твердость материалов? Для этого есть метод Юхана Августа Бринелля. Шведский инженер предложил его в 1900 году. Метод заключается в следующем. В материал под определенной нагрузкой вдавливается твердый металлический шарик (обычно диаметром 10 мм). Потом шарик вынимают и смотрят, большая ли получилась дырка. Таким способом Бринелль и его коллеги проверили на твердость практически все в мире. Хорошая работа!

Источник

Дерево или металл? Я свой выбор сделал уже давно. Рассказываю почему принял такое решение

А что вам ближе, дерево или металл? С изменившимися ценами этот вопрос вновь стал актуален. Расскажу какому материалу отдаю свое предпочтение, почему, и не жалею ли спустя время. Будет интересно, поехали)

Друзья, те кто периодически читает мой небольшой дневник, под названием «Рабочая Молодежь», уже знают, какому материалу я отдаю свое предпочтение.

Ну а кто впервые у меня в гостях , скажу, что это дерево. И давайте поговорим более подробно что, куда и почему?

С детства у меня была «мечта идиота» о деревянном доме

Свои школьные годы я провел преимущественно в частном доме. Нет, жили долгое время в квартире, но практически все праздники и выходные находился у бабушки, а затем родители и вовсе отремонтировали дом и сами туда переехали на ПМЖ. Так вот, насмотрелся я ремонтов/строительства/переделок не только в бабушкином доме, но и во всей округе, это был 2008-2012 год.

Не знаю почему, но именно в это время многие старенькие дома реконструировались, зашивались сайдингом, имитацией под кирпич и т.д. Возможно, просто так совпало.

И уже на тот момент у меня появилось некое отторжение к подобным листовым и плитным, фасадным материалам.

Во время студенчества был приобретен участок и из-за небольшого бюджета прорабатывались различные варианты из чего строить . Естественно, самый недорогой -блоки. Долгое время он и оставался в приоритете. Ровно до того момента, пока не наткнулся на одного частника, который занимался изготовлением домов из оцилинрованного бревна.

Цена выходила чуть-чуть дороже, чем строить из блоков, но мечта детства тут сыграла основную роль.

Спустя год, не без проблем , сруб стоял на участке.

А дальше все понеслось как снежный ком

С деревянным домом делать металлический забор это на любителя, поэтому мы сразу решили будет штакетник из доски.

Тем более, на тот момент это было даже дешевле.

А за время внутренней и наружней отделки дома, я успел обзавестись различным профильным инструментом по дереву, получить свой первый плотнический опыт и влюбиться в материал .

Тут я говорю ничего не преувеличивая. За время строительства мне действительно очень понравилось работать с деревом. Научился придавать ту форму которая необходима, начал понимать какие-то азы, как поведет себя доска в той или иной ситуации и т.д.

Конечно столкнулся и с качеством пиломатериала естественной влажности. Думаю каждый из вас был в такой ситуации , что выбрать ровную доску из куба порой бывает очень сложно, в отдельных случаях невозможно.

Но почему же деревянный дом я назвал «мечтой дурака»

Если мы строим по современной технологии, то будьте сразу готовы к бОльшим затратам. Найти нужных специалистов в двойне тяжелее. Необходимо всегда держать в голове что идет усадка. Да и внутреннее «однообразие» не каждому понравится. Именно из-за этого мы решили немного разнообразить нашу деревенскую жизнь и внутри создали более привычные глазу условия.

Естественно, на вкус и цвет. но нам так нравится.

Это я вам рассказал про первый опыт и знакомство с деревом. А теперь что было дальше . Все на самом деле очень просто. Так как у меня уже было представление что и как, то все хозяйственные постройки также решил мастерить из дерева. Этому способствовала закупка 10-и кубов бруса (некондиции) по очень низкой цене, за 1800 рублей/куб уже с учетом доставки. На тот момент это была прям находка.

К слову, на данный момент подобной возможности уже нет, поэтому беру как и все на рынке, по задранным донельзя ценам.

Со временем начинаешь понимать что дерево это что-то больше чем просто строительный материал. Годичные кольца, заставляют задуматься, что перед тем как оказаться у тебя в руках, потребовалось не одно десятилетие. Если сравнивать процесс производства, то металл, тоже частично состоит из природных ресурсов, но потребовалось гораздо больше человеческих усилий чтобы получить финальное изделие.

А с деревом как: спилил, распилил, и готово.

Если не углубляться в «смысл бытия» и говорить по сухому остатку, то с деревом, в моем случае, все очень просто. Нужен нестандартный отрезок -склеим, где-то, что-то выступает, отпилим.

Естественно, и с металлом можно сделать все тоже самое, но с большими трудозатратами(для меня уж точно).

Все-таки металл это что-то грубое, черновое, строительное. Безусловно, металлические изделия более прочные и на большом промежутке времени гораздо эффективнее себя показывают. Но при правильной обработке и древесина может составить конкуренцию.

В любом случае нет идеального во всех отношениях материала . Многое зависит от наших мыслей, опыта, желаний и возможностей. У меня как-то так сложилось, что дерево стало ближе. Вполне вероятно, этому способствовал первый опыт, полученный на уроках труда и с совместных поделок с дедом.

А есть ли у вас какой-либо любимый материал для строительства или поделок своими руками? Напишите об этом в комментариях, с удовольствием почитаю.

Источник