Magasépítészet

Az építőfák fizikai tulajdonságai

A fák nedvességtartalma

A frissen vágott fa 30-50 súlyszázaléka víz. A teli vágás előnyösebb, mert a nedvkeringés ilyenkor szünetel, és így kisebb a fa víztartalma. A víztartalom mesterséges szárítással 8-10%-ra, sőt 0%-ra is lecsökkent­hető. Kívánatos, hogy csak ún. légszáraz fa kerül­jön beépítésre. A légszáraz állapot azt jelenti, hogy a fa nedvességtartalma nem lehet több a 0% víztartalmú fa súlyának 15%-ánál.

A nedves fa felhasználását kerülni kell, mert a száradás következtében a fa a) zsugorodik, b) vetemedik, c) esetleg repedezik és d) a nedves­ség előfeltétele a korhadásnak és a gombásodásnak is. Mindezeket a hibalehetőségeket jelentős mérték­ben kiküszöböljük, ha a fát kiszárítjuk.

A fa szárítása és gőzölése

Az ácsiparban felhasználásra kerülő fát szabad levegőn, ún. természetes szárítással szárítják. A fa a levegőn azonban csak lassan (2-4 év alatt) és csak bizo­nyos mértékig szárad ki. Különösen az asztalos­ipar faanyagát kell gyorsabban és tökéletesebben, kiszárítani.

Az ún. mesterséges szárítás felmelegí­tett száraz levegővel, szárító kamrákban törté­nik. A hézagosan raktározott fa minden részéhez a meleg levegő mesterséges áramlás útján jut el, és a nedvessé vált levegőt exhausztor szívja el. A lombos fák 40-70 C°-ú, a fenyőfák 60-80 C°-ú, a vékony fenyőáruk pedig 80-90 0°-ú hőmér­sékleten száríthatok ki,

A mesterséges szárítás megkezdésekor a szárító­kamrába kívánatos vízgőzt vezetni, aminek több előnye van: a fa hamarabb felmelegszik, a pórusai kinyílnak, ezért a nedvesség könnyebben tud eltávozni belőle; a fában levő kártevők elpusz­tulnak; a száradás egyenletesebb lesz; a fa kevésbé fog repedezni; a kiszáradás után kisebb lesz a vízfelvevő képessége, ennek következtében kevésbé fog dolgozni. Különösen a vetemedésre legjobban hajlamos bükkfa esetében lehet a gőzö­léssel jó eredményt elérni, és a bükkfát asztalos és padlózó munkák céljára alkalmassá tenni.

A gőzölés még egy szempontból fontos

Ugyanis a fa tönkremenetele a nitrogénvegyületek nedves levegőben való bomlása és az ezzel a folyamattal együtt járó gombásodás folytán következik be. A nitrogéntartalmú protein- vagyis a fehérje-anyagok az élő fánál a növény fejlődési időszaká­ban igen fontosak, de a kitermelt fa tartóssága tekintetében károsak, mert a gombák tenyészését elősegítik és a rovarok megélhetését is lehetővé teszik. A nitrogénvegyületeket tehát kívánatos kilúgozni. A kilúgozás végrehajtható vízgőzzel (ez a legeredményesebb mód), forró vízzel és folyó­vízen való úsztatással.

Zsugorodás (aszás)

A fa száradásánál, vagyis nedvességtartalmának 30%-tól 0%-ig való válto­zásánál méretei csökkennek, a fa zsugorodik. A fa zsugorodása a különböző irányokban más és más mértékű, a rostok irányában a legkisebb, 0,1%, a sugár irányában 3-5%, az érintőleges irányban 6-10%. A zsugorodás leginkább a deszka és palló elemeknél észlelhető, melyeknél ez szélességi és vastagsági irányban következhetik be, amint az asztalosipari termelvényeknél sokszor tapasztalhatjuk.

A deszkák és pallók zsugorodásának módját szemlélteti a 97. ábra.

Deszkák és pallók zsugorodása

97. ábra. Deszkák és pallók zsugorodása; 1-közép; 2-szélső deszka, illetőleg palló

Látjuk, hogy a nedvdúsabb szijács-részek – a gesztrészekhez képest – nagyobb mértékben zsugorodnak, azonkívül az 1 jelű, ún. szélsődeszkák megteknősödnek. Az aszta­losszakma a deszkák homorú oldalát „bal”, a domború oldalát pedig „jobb” oldalnak nevezi. A 2 jelű ún. középdeszkáknak két jobb oldaluk van. A most vázolt körülményeknek – mint a későbbiekben látni fogjuk – bizonyos teherhordó enyvezett szerkezeteknél, azonkívül az asztalos­munka terén is fontos technológiai következ­ményük van.

A duzzadás, vagyis a fa méreteinek meg­növekedése a zsugorodással ellentétes jelenség, amely a 0-30%-íg terjedő vízfelvétel következ­tében áll elő. A száraz fa a nedvesség hatására megdagad, és eközben igen nagy erőt tud kifej­teni. Ez az alakváltozás is káros (pl. a fa duzza­dása következtében a hajópadló és a lécpadló felpúposodhat, vagy esetleg szétnyomja a kellőleg le nem terhelt falakat; az ajtók, ablakok meg­dagadhatnak és ennek következtében nem lehet kinyitni őket).

A vízfelvétel nemcsak a duzzadás szempont­jából káros, hanem – mint ahogy a későbbiek­ben látni fogjuk – a nedvesség előfeltétele a gombásodásnak és ebből kifolyólag a fa korha­dásának is. A fa beépítése utáni vízfelvételét akadályoz­hatjuk bizonyos anyagokkal történő telítéssel, pácolással vagy a fa tökéletes mázolásával.

Telítő anyag lehet pl. valamilyen fémsó, a kreozot elnevezésű szer stb. A fa felületi kezelését itatással, az impregnáló szerrel telt kádba vagy vályúba való mártással hajtják végre. Telíteni csak megfelelő berendezéssel lehet. Ekkor az impregnáló oldatokat nagy nyomás alatt sajtol­ják a faanyagba.

A védő mázolás és pácolás anyaga lehet lenolaj-kence, olajfesték, bitumenes máz, karbolineum stb. A földbe való beépítés esetében a fa felületé­nek elszenesítése is kellő védelmet nyújt a víz­felvétel ellen. A vetemedés jelensége akkor lép fel, ha a fa “eredeti alakját anyagának mozgása következté­ben megváltoztatja.

Vetemedés

Deszkák és pallók vetemedésének lehetőségei

98. ábra. Deszkák és pallók vetemedésének lehetőségei; a) esetiben AC || BP, b) esetben AB || CD, c) esetben AB és CO egy síkban fekvő, nem párhuzamos egyenesek, d) esetben AB és CD kitérő egyenesek

A fa mozgásának akadályozása deszkánál és lapszerkezeteknél

99. ábra. A fa mozgásának akadályozása deszkánál és lapszerkezeteknél

A vetemedés száradás és vízfelvétel következ­tében egyaránt beáll­hat. A vetemedés, kajszulás különböző lehetőségeit érzékeltetik a 98 a-d ábrák. A vete­medés, illetőleg a kajszulás jelenségénél sze­repe van annak a körülménynek is, hogy a fa nedvességtartalma annak egész tömegé­ben nem egyenletes.

Nagy mértékben vetemedik a tölgy, a bükk és a vörösfenyő. Különösen a deszkaelemek hajlamosak a vetemedésre. Ennek megakadályozása végett lehet a deszkába hosszirányú befűrészeléseket eszkö­zölni (99 c ábra), amivel egyrészt elősegítjük a fa kiszáradását, másrészt elvágjuk a fa vetemedését okozó szálait is, és így a fa mozgását megakadályozzuk.

Az asztalosiparban a megvetemedést úgy küszöbölik ki, hogy a deszkából való lapot nem egy darabból, hanem több keskenyebb, esetleg csak lécszélességű részből enyvezik össze (99 a-b ábra). A nagy fakeresztmetszeteket is több darab­ból enyvezik össze (pl. a repülőgépek fa légcsavar­jai is így készülnek).

A fa mozgása

A fa zsugorodását, duzzadását és vetemedését együttesen a fa mozgásának nevez­zük, erről a fogalomról úgy is szoktunk beszólni, hogy a fa dolgozik. A fa mozgása ellen a már eddig ismertetett és később megtárgyalandó tech­nológiai eljárásokkal, valamint szerkezeti meg­oldásokkal védekezhetünk. A fák térfogatsúlyának adatait a 13. táblázat tartalmazza.

13. táblázat: Fák térfogatsúlya (légszáraz állapotban)

Parafa250 kg/m3
Luc- és jegenyefenyő, hárs- és nyárfa600 «
Vörös- és erdei fenyő, égerfa850 «
Akác- és jávorfa (juharfa)700 «
Bükk- és kőrisfa750 «
Tölgyfa800 «

Friss (zöld) állapotban levő faanyagok térfogat­súlyát a táblázatban megadottnál 200 kg/m3-rel nagyobbra kell vermi. Esőtől nem védett faanyagok térfogatsúlyát a táblá­zatban megadottnál 100 kg/m3-rel nagyobbra kell venni. Az egzotikus fák térfogatsúlya sok esetben 1000 kg/m3-en felül van.

Tömörség a faanyagnál főleg abból a szempont­ból figyelemre méltó, hogy belőle általában következtetni lehet a fa szilárdságára. Mennél tömörebb a fa, annál nagyobb szilárdsága van. A tömörségre jellemző az 1 cm-es sugárhosszon levő évgyűrűk száma. A tömörségre lehet következtetni azon­kívül az évgyűrűk nyári zónájának mértékéből is. Ugyanis az évgyűrűkön belül (különösen a tű­levelű fáknál) két zóna különböztethető meg: a korábbi, világosabb, lazább (tavaszi) és a későbbi, sötétebb árnyalatú, tömörebb (őszi).

Szilárdság szempontjából a fafajták között lényeges eltérés mutatkozik. Figyelembe kell venni ezenkívül az igénybevétel módját és annak a rostok irányával képzett hajlásszögét is. A fenti értelemben vett szilárdságról tájékoztatást nyújt a 14. táblázat, amely a faszerkezetek méretezésére vonatkozó MNOSZ 15025-nak az építőfák határ-feszültségi adatait foglalja magába, és azonkívül egyéb, a tervező részére fontos utasításokat is tartalmaz.

A táblázatból megállapítható, hogy szilárd­ság, illetőleg határfeszültség szempontjából lénye­ges különbség van a rostokkal párhuzamos és a rostokra merőleges igénybevétel esetében.

Kopás

A kopási szilárdság a lépcsőknél, a padlóburkolatok­nál lényeges. A kopási ellenállás a szálakra merőlegesen (a bütün) a legnagyobb. A koptatási igénybevételnek a hazai fák közül legjobban a bükkfa áll ellen.

Hőtechnikai adatok

A fa hőszigetelő képessége egyéb építőanyagokkal összehasonlítva jelentős­nek mondható. Erre jellemző, hogy a 10 cm vas­tag gerendafal hőszigetelő képessége a 38 cm vastag, tömör téglából készült fallal egyenlő. A fa igen jó hőtároló; hőtágulása csekély, a vas hőtágulásának 1/30 része.