چـوب

چوب یک ماده آلی است که به طور عمده از سلولز (40 تا 55 درصد)،  همی سلولز(15 تا 25 درصد) ولیگنین (15 تا 30 درصد) تشکیل می شود. واحد تشکیل دهنده ساختار چوب «سلول» نامیده می شود. اندازه، شکل، ضخامت جدار، ساختار و تربیت قرار گیری سلولها باعث دگرگونی تراکم و مقاومت گونه های مختلف چوب می گردد. سلولهای طولی چوب به طورعمده از جنس سلولزمی باشند که با لیگنین به هم پیوسته اند. سلولهای جزء اصلی تشکیل دهنده چوب هستند.

انواع چوب و روش تهیه آن

بافت ساقه ها و ریشه های مختلف را چوب می نامند. اما چوبی که به عنوان مصالح مهندسی به کار می رود از تنه درختان جنگلی به دست می آید. در کارگاهها قبل از بریدن چوب معمولاً آن را خیس می کنند و پس از بریدن چوب به اندازه هایی استاندارد تجاری به منظور خشک کردن آنها، الوارها را به طور منظم طوری روی هم می چینند که هوا بین آنها جریان داشته باشد و در گرمخانه ای با درجه حرارت 40 تا 70 درجه سانتی گراد نگه می دارند تا رطوبت آنها به 6  درصد برسد. از لحاظ جنس چوب کلاً می توان دو نوع درخت را تشخیص داد:

ü مخروطیان که چوب آنها نرم می باشد (اگر چه چوب برخی کاجها بسیار سخت است).

ü درختان ریز برگ و یا پهن برگ که چوبشان سخت می باشد (گرچه چوب برخی از آنها نرم است).

درجه بندی چوب براساس سختی مقاومتشان صورت می گیرد. این درجه بندی ممکن است به صورت چشمی و یا ماشینی صورت گیرد. در روش درجه بندی چشمی تخته الوارها را بر حسب بافت چوب، وجود گره و دیگر خصوصیات ظاهری جدا و درجه بندی می کنند. در روش درجه بندی ماشینی، تخته الوارها را تحت آزمایش خمشی غیر مخرب قرار داده، آنها را براساس سختی درجه بندی می کنند.

ورقه های چوب، تخته الوارها و محصولات فرعی مانند تراشهای چوب را می توان با رزینهای مصنوعی یعنی پلاستیکها به هم چسباند و مصالح ساختمانی دیگری تولید نمود. به عنوان مثال می توان تخته چندلا، انواع نئوپانها، تیرها و قابهای چوبی چند لایه و قطعات فشرده شده را تولید نمود.در زیرخواص چند نوع چوب متداول ذکرگردیده است:

1. چوب راش : از این چوب در تهیه الوارها، روکشها، صناع مبل و تراورس راه آهن استفاده می ود. رنگ این چوب سفید تا قهوه ای مایل به قرمز لست.

2. چوب ممرز : این چوب در ساخت کاغذ و ابزاز مقاوم در مقابل سایش مانند دوک نخ ریسی و کف رنده نجاری به کار می رود.

3. چوب آزاد : چوب این درخت سخت و محکم وبه رنگ سرخ است  وبرای کارهای تزییناتی و سازه ای بکار می رود.

4. چوب صنوبر و تبریزی : این چوبها سبک و سفید رنگ اند و در تهیه کاغذ، تخته روکش و تخته چندلایی کاربرد فراوان دارد.

خواص فیزیکی چوب

بیشتر سلولهای چوب به صورت طولی در جهت تنه یا شاخه درخت قرار گرفته اند به طوری که می توان چوب را مانند دسته ای از تارها تصور نمود. این ترتیب قرارگیری باعث میشود که چوب ماده ای غیر ایزوتوپیک باشد. به عبارتی دیگر خواص چوب در یک جهت با خواص آن در جهت دیگرمتفاوت است. رشد درختان از طریق افزودن لایه های جدیدی از سلولهای چوب می باشد. رشد درختان هم تز قطر و هم از قات آنها صورت میگیرد. رشد درخت با تشکیل سلولهای جدید در لایه ارتباطی پوست وتنه که زیر پوست قرار دارد، صورت می گیرد. در طی هر فصل رشد، لایه جدیدی از چوب مستقیماً بر روی لایه پیشین تشکیل شده، کل سطح درخت را می پوشاند. در لایه های قدیمی که قبلاً تشکیل شده اند هیچ گونه رشدی صورت نمی پذیرد. حلقه های رشد سالیانه یا لایه های رویش درخت معمولاً با درونی ترین حلقه یا لایه چوب که به آن مغز چوب میگویند هم مرکز می باشند. هرحلقه رشد سالیانه معمولاً از دو نوار تشکیل میشود که یکی از آنها تیره تر از دیگری است. لایه درونی حلقه رشد که رنگ روشنتری دارد، چوب پیر ویا چوب بهاری نام دارد. این لایه از سلولهایی تشکیل می شود که شکافهای نسبتاً بزرگتر و دیواره های نازکتر دارند. لایه بیرونی حلقه رشد که رنگ تیره تری دارد چوب جوان یا چوب تابستانی نامیده میشود. چوب جوان سنگینتر، سخت تر و مقاومتراست اما بیشتراز چوب پیر منقبض می شود.قسمت درونی درخت را که از لحاظ فیزیولوژیکی منفعل است، قلب چوب و چوب درونی می گویند. معمولاً رنگ این قسمت از رنگ چوب بیرونی تیره ترمی باشد. در یک درخت کهنسال چوب نرم بیرونی نوار نسبتاً باریکی است که بین چوب درونی وپوست درخت قرار دارد. چوب بیرونی شامل سلولهای فعالی است که در فرآیندهای فعال درخت شرکت دارند. در درختهای زنده چوب درونی بیشترازچوب بیرونی در معرض پوسیدگی قرار دارد. اما در الوارهای بریده شده، حساسیت و آسیب پذیری چوب درونی کمتر از چوب نرم بیرونی می باشد. البته این تفاوتها درحالت خشک شده ناچیز است.

خاصیت جذب رطوبت و خشک شدگی چوب

آب دیواره سلولها محبوس وآب حفره سلولها آزاد می باشد. برای اینکه رطوبت جذب شده در چوب بتواند به صورت آب آزادحفره های سلولی درآید،بایدابتدا جدارسلولهارااشباع کند.درصدرطوبتی که درآن دیواره های سلولها رااشباع شده اما هنوز رطوبت به صورت آب آزادوجودنداردنقطه ی اشباع بافت چوب گفته می شود.درصدرطوبت تقریبی درچهاروضعیت خاص وجوددارد.

a)  25 تا30 درصددرچوب زنده.

b)  12 تا 15 درصددرچوب خشک شده درهوا.

c)  6 تا 7 درصددرچوب خشک شده درگرم خانه.

d) صفر درصددرچوب خشک شده دراجاق درصدرطوبت چوب همواره بارطوبت نسبی ودمای محیط اطراف به حالت تعادل می رسد که به آن درصد رطوبت تعادل می گویند.

جمع شدگی چوب به علت خشک شدن جدارسلولهای آن است.تازمانی که درصدرطوبت چوب تا درصد رطوبت اشباع بافت کم نشده،هیچ جمع شدگی روی نخواهدداد.نسبت جمع شدگی چوب خشک شده دراجاق، جمع شدگی چوب خشک شده درهوا حدود 2/1 جمع شدگی چوب خشک شده در گرم خانه حدود 4/3 می باشد.

جذب آب دردیواره ی سلولها باعث تورم چوب می شود.بنابراین پدیده ی جمع شدگی چوب،پدیده ای برگشت پذیر است.جمع شدگی به موازات حلقه های رویش تقریبا دو برابرجمع شدگی درجهت عمود بر حلقه های رویش میباشد.انقباض طولی چوب تقریبا صفر است.درصد های تقریبی جمع شدگیهای شعاعی ،مماسی و حجمی چوب به ترتیب 28 و17،9 برابر چگالش نسبی آن می باشند، تخته الوار دچار پیچ خوردگی می شود.با افزایش دفعات خشک وتر شدن چوب، دوام چوب کاهش می یابد. در چنین مواردی چوب را می توان با قطران ویا پارافین اشباع نمود و یا آنها را روکش ویا رنگ نمود تا مقدار جذب رطوبت چوب پس از خشک شدن به حداقل برسد.

 خواص مکانیکی چوب

چون چوب مصالح ارتوتروپ است، خواص مکانیکی آن تا حدزیادی به جهت درنظر گرفته شده بستگی دارد. درصد رطوبت و دمای چوب نیز دارای اهمیت قابل ملاحظه ای است. در نهایت باید گفت که چوب تنها مصالح مهندسی است که خواص آن توسط طبیعت تعیین می گردد و امکان اصلاح آن بسیار اندک می باشد. هر چه چگالی چوب بیشتر باشد خواص مکانیکی چوب نیز، نظیر مقاومت آن در برابر نیروها و سختی، افزایش می یابد. هر چه در صد رطوبت و دمای چوب بیشتر باشد مقاومت آن در برابر نیروها و سختی آن کاهش می یابد.مقاومت کششی و فشاری چوب در جهت سلولها (در جهت طولی) بیشتر از مقاومتهای مشابه در جهت شعاعی و در جهت مماس بر حلقه های رویش می باشند. مقاومت فشاری چوب در جهت طولی تنها نصف مقاومت کششی آن در همان جهت است. مقاومت برشی چوب در امتداد طولی نیز بیشتر از مقاومت برشی چوب در امتداد شعاعی و مماسی می باشد. لذا خواص مکانیکی چوب در دو امتداد شعاعی و مماسی تنها اندکی با یکدیگر دارند، اما تفاوت آنها با خواص مکانیکی در جهت طولی بسیار زیاد است. به همیین دلیل دو جهت شعاعی و مماسی را یکی دانسته، هر دو را جهت عمود بر بافت چوب می نامند. در حالیکه جهت طولی، جهت موازی با بافت چوب نامیده می شود. یکی از خواص جالب چوب، پایداری آن در مقابل فشار و خمش تدریجی است. با توجه به این ویژگی و سایر خصوصیات این ماده از آن به صورت گسترده استفاده می شود.

خواص آکوستیکی چوب

 وقتی انرژی صوتی با چوب برخورد می کند قسمتی از انرژی صوتی در چوب جذب و بقیه در هوا منعکس می شود. این خاصیت ویژه جذب انرژی صوتی و انعکاس صوت را اصطلاحاً خاصیت «آکوستیک» می گویند که در استفاده چوب در سالنهای سخنرانی، استودیوهای رادیو و تلویزون دارای اهمیّت است.

ویژگیهای چوب مرغوب، چوب مرغوب باید ویژگیهای زیر را داشته باشد:

1. تعداد گرههای آن، در حداقل ممکن باشد.

2. ترک خوردگی در چوب به خصوص به موازات سلولهای طولی وجود نداشته باشد.

3. تراکم سلولها در نقاط مختلف یکسان باشد. درختی که کج روییده باشدسلولهایش در یک طرف تراکم بیشتری نسبت به طرف دیگر آن دارد.

4. پوسیده نباشد، چوبها در اثر حمله حشرات و قارچها و کرمها از بین رفته، پوسیده می شوند. وجود چنین پوسیدگی در الوارها به چشم مشاهده می شود.

5. چوب کج و تاب دار نباشد. الواری که فقط از یک طرف خشک شود کج شده، تاب بر می دارد.

شیشه

شیشه جامدی غیر بلوری و معدنی است که معمولا از انجماد سریع مواد مذاب به دست می آید. از شیشه به دلیل شفافیت، مقاوم بودن در برابر خوردگی و عایق بودن، استفاده های فراوانی می شود.شیشه های معمولی از ذوب سیلیس با مواد قلیایی ومواد پایدار از قبیل آهک، آلومین، سرب و باریم تولید می شود. شیشه های بطری، شیشه های تخت و پنجره معمولاً دارای سیلیس، آلومین، اکسیدکلسیم و اکسید سدیم می باشند.

خواص شیشه و انواع آن

ü شیشه در برابر عوامل خورنده از قبیل اسیدها و بازها به جز اسید فلوئیدریک مقاوم اند.

ü شیشه نور را از خود عبور می دهد و برای ساختمان سازی(نوررسانی) تجهیزات علمی و پزشکی جالب توجه است.

1-  شیشه های آهکی : از این شیشه برای تولید شیشه پنجره، بطری، لیوان و شیشه اتومبیل استفاده می گردد.

2- شیشه های سربی : شیشه های هستند که در حد بالایی سرب دارند. یکی از مصارف عمده این شیشه ها، کاربردآن به عنوان محافظ در برابر تشعشعات هسته ای است.

3- شیشه های بور و سیلیکاتی : این نوع  شیشه از فراوان ترین شیشه ها هستند و مقاومت بالایی در برابر شوک حرارتی دارند و عبارتند از: شیشه پیرکس، شیشه های الکتریکی، شیشه های درزبندی، شیشه های اپتیکی، شیشه های آزمایشگاهی و شیشه های شفاف به نور ماوراء بنفش.

4- شیشه های سکوریت : به این شیشه ها، پس از برش به قطعات مورد نظر و در صورت نیاز سوراخ کاری، در مدتی طولانی به طور متناوب هوای گرم می تابانند و پس از 700 درجه گرم شدن به آن به طور سریع هوای سرد می دمند و این کار را چندین بار انجام می دهند تا تنش کافی داخل شیشه ذخیره گردد. این شیشه ها در مقابل ضربات عمود بر سطح شیشه مقاومت خوبی دارند ولی در جهت ضخامت شیشه بسیار ضعیف و هیچ گونه مقاومتی در این جهت ندارد. از این شیشه در ساختمان های مهم و زیبا به عنوان نما و درهای ورودی استفاده می گردد.

روش تولید شیشه

«سیلسکات بی کربنات دو سود ــ آهک» را شیشه می نامند. یعنی شیشه از سیلیس (ماسه)، بی کربنات دو سود و آهک ساخته شده است. اگر ماسه و بی کربنات دو سود را با هم ذوب کنیم، پس از خشک شدن، ماده ای سخت، شفاف و شیشه مانند بدست می آید که به آن سیلیکات سدیم گفته می شود. این ماده در آب حل میشود و اگر به این مخلوط آهک بیافزاییم قابلیت انحلال سیلیکات سدیم کاهش می یابد. اگر مقدار آهک افزوده شده به اندازه کافی باشد، شیشه ای با دوام به دست می آید که در برابر عوامل جّوی و همه اسیدهای قوی به جز اسید فلوئوریدریک مقاوم می باشد. شیشه نقطه ذوب مشخصی ندارد.

در روش تولید شیشه نخست مواد خام یعنی ماسه، بی کربنات دو سود و سنگ آهک را آسیاب کرده، به نسبتهای مناسب با هم مخلوط می کنند. این مخلوط که فریت نامیده می شود همراه با مقداری خرده شیشه به درون کوره شیشه ریخته می شود. در مرحله اول ذوب، بین سه جزء اصلی واکنش شیمیایی رخ می دهد که منجر به پیدایش ماده ای چسبناک و پر از حباب می شود. در مرحله بعب درجه حرارت را آن قدر بالا می برند که شیشه گرانروی و غلظت خود را از دست بدهد وبه مایعی آبکی تبدیل شود ودر نتیجه حبابهای موجود به سطح شیشه آمده، از آن خارج می گردند. مرحله سوم عبارت است ازخنک کردن شیشه تا دمایی که بتوان در آن بتوان به شیشه شکل مناسب را داد. شکل دادن به شیشه با عبور دادن آن از بین غلتکها صورت می پذیرد. 

 سیستم شیشه دو جداره

سیستم شیشه دو یا چند جداره قطعه ای است شامل دو یا چند لایه شیشه که به طور موازی در فواصل مساوی از یکدیگر قرار گرفته اند و توسط فاصل (اسپیسر) در دور تا دور آن، از هم جدا شده اند. در فضای بین شیشه ها هوا یا گازهای خاص بدون رطوبت با فشاری تقریباً مساوی فشار هوای بیرون وجود دارد. در شیشه های دوجداره غالباً از اسپیسرهای آلومینیومی استفاده می شود که درون اسپیسر را با ماده رطوبت گیر پر می کنند که این ماده سبب جذب رطوبت هوای مابین دو شیشه می گردد و توسط مواد درزگیر مناسب، کاملاً آب بندی شده است و در داخل فاصل های استاندارد از مواد جاذب رطوبت استفاده می گردد.در شیشه های دو جداره می توان از انواع شیشه های معمولی، رنگی، رفلکس، لمینت و سکوریت استفاده کرد.

خصوصیات شیشه دوجداره

à   کاهش اتلاف انرژی

à   کاهش آلودگیهای صوتی

à   جلوگیری از نم زدگی شیشه

à   ایمنی بیشتر نسبت به پنجره های تک جداره

در صورت استفاده از شیشه دو جداره و پنجره های عایق می توان در ازای هر متر مربع شیشه دو جداره به میزان ۴۰ متر مکعب گاز در سال صرفه جویی نمود. علاوه بر کاهش مصرف انرژی و سر و صدا، محیط زیست پاکیزه هری تامین می نماید زیرا نیاز به مصرف انرژی حرارتی و برق مصرفی کمتر، کاهش سوخت و بالطبع کاهش انتشار گازهای آلاینده را به مقدار بسیار زیاد سبب می گردد.