Se s ió n 1 /4 Pá g . Asign a tura Clav e M á ste r y C u rso
FUSTA I DERIVATS.
MATERIALS ORGÀNICS NATURALS
MATERIALS
Construcció I. Materials i tècniques. 1r curs
Àrea de Construcció
Curs 2016-2017
Índex
1. Fusta en massa (serrada)
1.1. Conceptes bàsics
Definició, anatomia i grups d'espècies Anisotropia i la seva influència
1.2. Propietats físiques
Capil·laritat, porositat, higroscopicitat, densitat Propietats mecàniques en les diferents direccions Influència del contingut d'humitat
Propietats tèrmiques Propietats acústiques
1.3. Propietats químiques
Composició química, fixació CO2 Components bàsics i funcions Agents degradants biòtics.
Proteccions, toxicitat i mineralització Agents degradants abiòtics.
Proteccions com a barreres
Durabilitat. Tipus de fusta, disseny, nivells de risc. Tractaments superficials o en profunditat.
manteniment
1.4. Propietats ambientals Fixació CO2. Producció.
Reutilització, reciclatge, compostatge, valorització energètica.
Punts negatius de la protecció química.
2. Productes derivats de la fusta
Limitacions històriques Derivats de fusta:
Elements estructurals lineals Elements estructurals en panells Taulers estructurals i no estructurals Mantes i granulats
3. Posada en obra
Unions químiques Unions mecàniques
4. Altres materials orgànics naturals
Suro, canyes, llana, cotó, palla, cuir, cel·lulosa, altres
1.
DEFINICIÓ, ANATOMIA I GRUPS D'ESPÈCIES
ES CONSIDERA FUSTA EL CONJUNT DE TEIXITS DE LES ARRELS, TRONCS I BRANQUES DELS VEGETALS LLENYOSOS DESPROVISTOS D’ESCORÇA.
CÈL·LULES LONGITUDINALS EN FORMA DE TUB QUE CONDUEIXEN LA SABA DES DE LES ARRELS FINS A LES DIFERENTS PARTS DE L’ARBRE
LA MAJOR PART D’AQUESTES CÈL·LULES SEGUEIXEN L’ORIENTACIÓ DEL TRONCS (TUBS). NOMÉS UNES QUANTES HI SÓN PERPENDICULARS (RADIALS)
DEFINICIÓ, ANATOMIA I GRUPS D'ESPÈCIES
ESCORÇA :
La capa més externa formada per un teixit impermeable protegeix el tronc de les agressions
CÀMBIUM:
Constitueix la base del creixement i genera dos tipus de cèl·lules. Cap a l'exterior, liber, que esdevé escorça. Cap a l'interior, fusta.
ALBECA:
Part de la fusta adulta de color clar que es forma a l'estació de creixement ràpid (primavera-estiu).
DURAMEN:
Part de la fusta de color fosc que es forma a l'estació de creixement lent (tardor-hivern).
MOLL:
La fusta més adulta del nucli, de color més fosc, la més dura i compacta.
HI HA UNA EXTENSA GAMMA DE FUSTES SEGONS ELS COLORS, TEXTURES, DURESES, DENSITAT, RESISTÈNCIA O DURABILITAT, TREBALLABILITAT, TIPUS DE CREIXEMENT.
CONÍFERES
FRONDOSES TROPICALS FRONDOSES
DEFINICIÓ, ANATOMIA I GRUPS D'ESPÈCIES
CLASSIFICACIÓ CARACTERÍSTIQUES ESPÈCIES APLICACIONS
FRONDOSES o fusta dura o de fulla caduca o angioespermes Teixit complex
Elements de conducció: traqueides (fibres longitudinals)
Elements de subjecció: fibres libriformes i tabicades Tenen anells Més densitat Més duresa Més cares Tec Castanyer Faig Balsa Roure Freixe Noguera Boix Til·ler etc… Construcció Mobiliari Paviment Eines CONÍFERES o fusta tova o fulla perenne o gimnospermes Teixit simple
Element de conducció: traqueides (fibres longitudinals) Elements de subjecció: fibrotraqueides
Poden no tenir anells Fàcil de treballar Més econòmiques Pi Cedre Avet Xiprer Teix Làrix etc… Estructures Mobiliari Portes, finestres
DEFINICIÓ, ANATOMIA I GRUPS D'ESPÈCIES
CONÍFERES:
FUSTES RESISTENTS, LLEUGERES (d=450Kg/m3), ECONÒMIQUES. MÚLTIPLES APLICACIONS PI, AVET, PICEA, XIPRER….
ORIGEN: NORD D’EUROPA, RUSIA, EEUU, CANADÀ BOSCOS CONREATS
DEFINICIÓ, ANATOMIA I GRUPS D'ESPÈCIES
FRONDOSES:
FUSTES DE MÉS DENSITAT (d=600kg/m3), MÉS CARES. POC COMÚ EN APLICACIONS ESTRUCTURALS ROURE, NOGUERA, FAIG, BEDOLL…
ORIGEN: CENTRE D’EUROPA I EEUU
PODEN PROVENIR DE BOSCOS CONREATS
DEFINICIÓ, ANATOMIA I GRUPS D'ESPÈCIES
FRONDOSES TROPICALS:
FUSTES D’ALTA DENSITAT, MOLT DURABLES. APLICACIONS NO ESTRUCTURALS. IROKO, BOLONDO, JATOBA, IPE…
ORIGEN: ÀFRICA, ÀSIA, AMÈRICA LLATINA
DE BOSCOS NO CULTIVATS. ALGUNS PAÏSOS EN PROHIBEIXEN L’US
L'ANISOTROPIA I LA SEVA INFLUÈNCIA
ANISOTROPIA: QUALITAT D'ANISÒTROP
ANISÒTROP: QUE NO TE LES MATEIXES PROPIETATS EN DIFERENTS DIRECCIONS
En el cas de la fusta es poden distingir les direccions AXIAL, TANGENCIAL i RADIAL, on
veiem diferents resistències, deformabilitats (per canvis tèrmics o d'humitat), capil·laritats,
etc.
T
A
L'ANISOTROPIA I LA SEVA INFLUÈNCIA
Certes propietats no són les mateixes en totes les direccions que passen per un punt determinat, si no que varien en funció de la direcció en que s’observin
Diferenciem 3 direccions:
1.Axial: paral·lela a les fibres i a l’eix de l’arbre.
2.Radial: perpendicular a l’axial, talla l’eix de l’arbre en el pla transversal i és normal als anells de creixement apreciats a la secció recta.
3.Tangencial: es localitza a la secció transversal però en aquest cas tangent als anells de creixement o també, normal a la direcció radial.
DIRECCIÓ AXIAL
Resistència a la compressió màxima Resistència a la tracció màxima
Resistència a la tensió tangencial màxima Capil·laritat màxima
Deformabilitat mínima
DIRECCIÓ RADIAL
Resistència a la compressió intermèdia Resistència a la tracció intermèdia
Resistència a la tensió tangencial mínima Capil·laritat intermèdia
Deformabilitat intermèdia
DIRECCIÓ TANGENCIAL
Resistència a la compressió mínima Resistència a la tracció mínima
Resistència a la tensió tangencial intermèdia Capil·laritat mínima
Deformabilitat màxima
L'ANISOTROPIA I LA SEVA INFLUÈNCIA
Axial
Axial
Radial Radia l Tangen cial Tang encialURL / La Salle / Arquitectura i Enginyeria de l'Edificació / Construcció I / 01-Introduccio als materials-rev.29.9.2014 CAPIL·LARITAT, POROSITAT, HIGROSCOPICITAT
Capil·laritat:
És la capacitat que té un tub de petites dimensions (capil·lar o porus) per succionar un líquid en contra de la força de la gravetat. En el cas de la fusta les fibres actuen com a capil·lars i el líquid puja entre aquestes. Per això, és més fàcil que a la fusta la capil·laritat es produeixi en la direcció de les fibres, no obstant
aquesta no és la única direcció on es dona aquesta propietat. Permeabilitat:
La permeabilitat és la capacitat que té un material perquè un fluid el travessi. La fusta té facilitat per deixar travessar aquests fluids, tot i que depèn de capa tipus d’arbre i de la direcció en la que el travessi, com es pot veure en el gràfic inferior.
CAPIL·LARITAT, POROSITAT, HIGROSCOPICITAT
Porositat: la fusta és un material molt porós. Tota la seva estructura conté petits forats d’aire que provoquen característiques especials. Aquests forats tenen diferents dimensions segons l'espècie. A conseqüència d’això, la fusta és un material poc dens.
La porositat pot ser expressada com la relació:
On:
P = porositat
Ve = volum d’espais buits, compren els que estan ocupats per gasos o líquids.
CAPIL·LARITAT, POROSITAT, HIGROSCOPICITAT
Humitat: el contingut d’humitat (CH) és la relació entre el pes d’aigua d’una mostra de fusta respecte el pes de la mostra seca. En la fusta, el CH és alt i es presenta de tres formes:
de constitució: forma part de la fusta.
de impregnació: adherida a les parets de les fibres, la seva eliminació produeix contracció amb canvi de volum i forma.
lliure: situada en les cavitats de la fusta, la seva eliminació no produirà variacions dimensionals. Per treballar bé la fusta cal eliminar l’aigua que conté fins arribar a unes característiques òptimes.
El grau d’humitat varia en funció de les condicions ambientals i és aconsellable que oscil·li entre 9 -14%. Aquests canvis d’humitats provoquen que cap fusta es trobi en equilibri.
La fusta és un material higroscòpic, això vol dir que tendeix a equilibrar la seva humitat amb la del ambient.
Així a cada estat ambiental li correspon un grau d’humitat de la fusta que s’anomena Humitat d’Equilibri Higroscòpic(HEH).
humitat d’equilibri a la
fusta Humitat relativa de l’ambient (HR)
tem
p
eratura
seca
CAPIL·LARITAT, POROSITAT, HIGROSCOPICITAT Entumiment: dilatació/contracció:
la higroscopicitat juntament amb la anisotropia provoquen que la fusta pateixi processos d’inflament i contracció. Aquests processos provoquen els desajustos de les unions i dels encadellats dels elements de fusta, que fan que variïn les seves dimensions.
El punt de saturació de les fibres (PSF) és el percentatge d’humitat corresponent a la màxima variació de volum. A partir d’aquest punt, per molt que augmenti la humitat la fusta no variarà les seves dimensions. Però sí ho farà quan disminueixi la humitat.
CLASE PSF
Baix inferior a 25 % Normal de 25 a 35% Elevat superior a 35%
La fusta sota el punt de saturació de fibres(PSF) no es fa malbé, encara que alguns tipus d’ insectes poden atacar la fusta en els nivells d’humitat més baixos
DENSITAT
Densitat (kg/m
3) (
amb humitat del 12%)Coníferes
Frondoses
Molt lleugeres
<400
<500
Lleugeres
400-490
500-640
Semipesants
500-590
650-790
Pesants
600-700
800-950
PROPIETATS MECÀNIQUES EN LES DIFERENTS DIRECCIONS RESISTÈNCIA A LA COMPRESSIÓ
Esforç paral·lel a les fibres:
La resistència de la fusta enfront una compressió aplicada per un esforç en la mateixa direcció de les fibres és molt elevada, entre 16 a 23 N/mm². Això és causat pel fet de que la fusta està dissenyada per poder aguantar el pes total del arbre, la força del qual es fa paral·lelament a les fibres en direcció vertical. Esforç perpendicular a les fibres:
La resistència de la fusta enfront una compressió aplicada per un esforç en direcció perpendicular a les fibres és molt inferior a l’anterior esmentada, trobant-se entre uns 4,3 i 5,7 N/mm².
Aplicacions: Un exemple en serien els pilars, que han de ser col·locats sempre amb les fibres en direcció vertical.
Resistència a compressió paral·lela a la fibra: 24 N/mm² Resistència a compressió perpendicular a la fibra: 2,7 N/mm²
MENYS RESISTENT MÉS RESISTENT
PROPIETATS MECÀNIQUES EN LES DIFERENTS DIRECCIONS RESISTÈNCIA A LA TRACCIÓ
La força tendeix a allargar l'objecte actuant en la mateixa direcció de les fibres.
La fusta és un material apropiat per treballar a tracció en la direcció de les fibres ja que la seva resistència a la tracció presenta valors elevats:
Els defectes de la fusta, tals com la inclinació de les fibres, els nusos, etc. afecten molt a la resistència a tracció, disminuint aquesta en una major proporció que els esforços de compressió.
Resistència a tracció paral·lela a la fibra: 16,5 N/mm² Resistència a tracció perpendicular a la fibra: 0,4 N/mm²
PROPIETATS MECÀNIQUES EN LES DIFERENTS DIRECCIONS RESISTÈNCIA A LA TENSIÓ TANGENCIAL
La organització fibrosa de la fusta fa que la resistència a la tensió tangencial en el sentit paral·lel a les fibres o transversal a elles sigui molt diferent.
En el cas que la tensió sigui paral·lela a les fibres aquesta només les haurà de separar per les línies (o plans) d'unió entre elles.
En el cas que la tensió sigui perpendicular a les fibres aquesta les haurà de trencar, i per tant la resistència serà molt major.
ELASTICITAT
Módulo de elasticidad paral·lel a la fibra: 8.000 N/mm² -18.000 N/mm² Módulo de elasticidad perpendicular a la fibra: 400 N/mm²- 500 N/mm²
PROPIETATS TÈRMIQUES
Conductivitat: La fusta és un dels materials més aïllants tèrmics, sobretot en el sentit perpendicular a les fibres, només superat per suro i altres materials sintètics. El coeficient de conductivitat és baix,
( = 0,11 a 0,15 W/mºC). Per tant, la velocitat a la que s’escalfa (difussivitat) és molt lenta.
La calor específica: La calor específica de la fusta depèn de cada espècie (Ce = entre 1,25 kJ / kg ºC i 2,90 kJ / kg ºC)
Inèrcia tèrmica: La fusta té certa inèrcia tèrmica. La fusta en massa es troba en un terme mig entre els materials pètris i els materials lleugers però no es fa servir com a material acumulador de calor perquè usualment es posa poca massa de fusta en les solucions constructives.
Dilatació/contracció tèrmica: la dilatació tèrmica de la fusta és gairebé nul·la, comparada amb altres materials. El seu coeficient de dilatació tèrmica és:
Sentit de les vetes: = 2·10⁻⁶ a 9·10⁻⁶ (◦C)⁻¹
Sentit transversal a les vetes: = 32·10⁻⁶ a 66·10⁻⁶ (◦C)⁻¹
PROPIETATS ACÚSTIQUES
Aïllament: Els espais fets o revestits de fusta són mals aïllants acústics, degut a que el seu pes específic es molt baix. D’aquesta manera el so es propaga amb molta facilitat.
Absorció (reverberació): Com que la fusta és un material porós, absorbeix mol bé el so. Així, la abundància d’aquest material en una habitació evita la reverberació. La utilització de fusta en interiors, genera un temps de reverberació petit, d’aquesta manera hi ha menys sorolls, fet que millora la intel·ligibilitat. La fusta es utilitzada en zones on es fan conferències, zones dedicades a la música, etc...
COMPOSICIÓ QUÍMICA. FIXACIÓ CO2 COMPONENTS BÀSICS I FUNCIONS Elements químics:
Carboni (50%) Oxigen (42%) Hidrogen (6%) Nitrogen (2%)
( origen Aire (CO2) i Aigua (H2O) (Formació i emissió)). Substàncies:
Cel·lulosa: 40-50% (Hidrat de carboni, component bàsic de la membrana de les cèl·lules. Funció estructural) Lignina: 25-30% i Hemicel·lulosa: 20-25% (Mantenen unides les fibres de cel·lulosa)
AGENTS DEGRADANTS BIÒTICS. PROTECCIONS, TOXICITAT I MINERALITZACIÓ
BIÒTICS: FONGS XILÒFAGS
PERCENTATGE D’HUMITAT >20% PER AL DESENVOLUPAMENT DE FONGS
DESTRUEIXEN LA FUSTA (PUDRICIÓ). ACTUEN SOBRE LA CEL·LULOSA O LA LIGNINA. LA FUSTA PERD LA SEVA COHESIÓ.
AGENTS DEGRADANTS BIÒTICS. PROTECCIONS, TOXICITAT I MINERALITZACIÓ
BIÒTICS: INSECTES XILÒFAGS DE CICLE LARVARI
EL CORC I L’ARNA ATAQUEN LES CAPES SUPERFICIALS DE LA FUSTA. NO DEPENEN DE LA HUMITAT ELS TÈRMITS ATAQUEN LA FUSTA EN PROFUNDITAT. LA HUMITAT ELS AFAVOREIX
AGENTS DEGRADANTS ABIÒTICS. PROTECCIONS COM A BARRERES
FOC
ELS AVANTATGES DE LA COMBUSTIÓ EN LA PRODUCCIÓ D’ENERGIA, SÓN INCONVENIENTS EN LA CONSTRUCCIÓ D’EDIFICIS.
CLASSIFICACIONS M3, M4, M5.
LES CONIFERES I ALGUNES ALTRES ESPÈCIES (PÍ, AVET, SALZE, POLLANCRE) SÓN MÉS INFLAMABLES QUE LES FRONDOSES (ALZINA, BOIX, ROURE)
LA PÈRDUA DE RESISTÈNCIA DERIVADA DE L’INCREMENT DE TEMPERATURA NO ÉS TANT SENSIBLE COM EN L’ACER
L’AVENÇ DEL FOC A L’INTERIOR ÉS LENT (v = 0’6-1 mm/min) Diferent comportament al foc de la fusta i l’acer
AGENTS DEGRADANTS ABIÒTICS. PROTECCIONS COM A BARRERES
PROTECCIÓ PER SOBREDIMENSIONAMENT
Es estable al foc, no ocasiona col·lapses instantanis, perquè mentre crema, va formant una capa de carboni a la superfície, que “aïlla” l’interior.
Les estructures amb grans esquadries tenen un risc petit de col·lapse. A TRAVÉS DEL RECOBRIMENT D’UN ALTRE MATERIAL IGNÍFUG.
AGENTS DEGRADANTS ABIÒTICS. PROTECCIONS COM A BARRERES
ATMOSFÈRICS: SOL, PLUJA
LA RADIACIÓ SOLAR CREMA ELS PIGMENTS NATURALS DE LA FUSTA. A LA LLARGA ES TORNA GRISOSA.
DURABILITAT. TIPUS DE FUSTA, DISSENY, NIVELLS DE RISC
Conservació preventiva: Impedeix les condicions que faciliten el desenvolupament de paràsits i limiten possibles infeccions. Pot aconseguir-se de diferents maneres:
- Selecció de la fusta
.
Ben seca, correctament emmagatzemada i, a si es possible, utilitzar fusta de gran durabilitat i resistència.- Preservació mitjançant un bon disseny de ubicació evitant el contacte directe amb el terra, la
penetració continuada de humitat y la formació de condensacions. La fusta humida ha de poder assecar-se, per això és un aspecte fonamental que estigui airejada així com la ventilació de les seves capes.
- Preservació química de la fusta mitjançant l'ús de conservadors químics.
Conservació reparadora: Posterior a la infecció. Destinada a la eradicació d’aquesta.
L’ús de conservants químics es relatiu a diferents factors com la durabilitat de la fusta, la classe de riscos, la ubicació y el tipus de superfície.
DURABILITAT. TIPUS DE FUSTA, DISSENY, NIVELLS DE RISC.
Glenn Murcut, Casa Marie Shortnova, Australia 1974-1980
1 2
3
DURABILITAT. TIPUS DE FUSTA, DISSENY, NIVELLS DE RISC.
RISC 1
FUSTA A L’INTERIOR, SENSE CONTACTE AMB EL TERRA I LA HUMITAT.
PROTECCIÓ SUPERFICIAL. PROFUNDITAT 1 A 3 mm. MITJANÇANT PINZELLAT O PULVERITZACIÓ DE VERNISSOS (no transpirables), LASURS O OLIS (transpirables)
Glenn Murcut, Casa Marie Shortnova, Australia 1974-1980
DURABILITAT. TIPUS DE FUSTA, DISSENY, NIVELLS DE RISC.
RISC 2
HUMITAT OCASIONAL. FUSTA EXTERIOR PROTEGIDA DE LA PLUJA. PROTECCIÓ SUPERFICIAL PROFUNDITAT 1 A 3 mm, LASURS
Glenn Murcut, Casa Marie Shortnova, Australia 1974-1980
DURABILITAT. TIPUS DE FUSTA, DISSENY, NIVELLS DE RISC.
RISC 3
FUSTA A L’INTEMPÈRIE. CONTACTE AMB LA HUMITAT. SENSE CONTACTE AMB EL TERRENY PROTECCIÓ MITJANA PROFUNDITAT DE 3 mm. A 75% DE LA SECCIÓ
BANY AUTOCLAU (ALTES TEMPERATURES I PRESSIONS)
D.Judd. Winter Garden Bench. Glenn Murcut, Casa Marie Shortnova, Australia 1974-1980
DURABILITAT. TIPUS DE FUSTA, DISSENY, NIVELLS DE RISC.
RISC 4
ELEMENTS CONSTRUCTIUS EN CONTACTE AMB EL TERRA. PROTECCIÓ PROFUNDA. PROFUNDITAT > 75% DE LA SECCIÓ BANY AUTOCLAU (ALTES TEMPERATURES I PRESSIONS)
Glenn Murcut, Casa Marie Shortnova, Australia 1974-1980
TRACTAMENTS SUPERFICIALS O EN PROFUNDITAT
VERNÍS
Definició / Components:
El vernís es una dissolució d’una o més substàncies resinoses en un dissolvent que es volatilitza i desseca amb facilitat, donant com a resultat una pel·lícula protectora.
Origen natural: Derivats de resines vegetals
Origen sintètic: De formulació química moderna. Alguns incorporen tints.
Propietats / Comportament
El vernís forma una capa o pel·lícula protectora impermeable que salvaguarda la superfície de la fusta dels agents externs i les petites erosions. La capa de vernís aïlla per complet la fusta de l'exterior a manera de cristall, creant un efecte lupa. Així mateix enfosqueix el to de la fusta sobre la qual s'ha aplicat.
Aplicacions
L'envernissat atorga una protecció pràcticament absoluta a la fusta en absència de llum solar directa. És per això que s'empra bàsicament en la protecció de mobiliari d'interiors, on la seva principal finalitat és la protecció en relació a la pols i danys de tipus domèstic. El Sol actua com una lupa ressecant-la i aconseguint que al final aquesta pel·lícula s'acabi esquerdant, escatant i trencant. És per això que no s'usa en exteriors.
Durabilitat
En un ambient d'humitat estable i amb llum no directa, una peça de fusta envernissada pot romandre inalterable durant dècades.
TRACTAMENTS SUPERFICIALS O EN PROFUNDITAT
LASUR
Definició / Components
Producte impregnant format a base d'olis i resines vegetals, ceres impermeables i, en ocasions, repel·lents de radiacions UVA i components biocides. Constitueix un eficient protector contra agents biòtics i abiòtics, ja que manté la fibra de la fusta humectada evitant la pèrdua d'elasticitat de la mateixa i afavorint la seva conservació i aspecte.
Propietats / Comportament
Al contrari que el vernís, el lasur penetra profundament en la fusta. En no formar capa permet que la fusta mantingui sempre l'equilibri entre la seva humitat pròpia i la del medi ambient que l'envolta. D'aquesta manera la protegeix i embelleix respectant al màxim l'aspecte natural dels seus vetes. La capa de lasur s'aplica directament sobre la fusta prèviament preparada, és a dir, desbastada i ben neta, mitjançant un procés d'impregnació i absorció. Les diferents coloracions i tonalitats dels tints confereixen a la fusta una funció bàsicament decorativa. Ofereixen una alta resistència als llamps UVA, són elàstics, repel·lents a l'aigua i limiten considerablement la invasió de paràsits xilòfags.
Aplicacions
El tractament amb lasurs manté una humitat estable entre la pròpia matèria i l'exterior, és per això que es tracta, juntament amb els olis, d'una de les tècniques d'ús habitualment domèstic més indicades per a la protecció de fustes situada a la intempèrie.
Nivells de risc / Durabilitat
La irradiació solar provoca que la albeca s'aclareixi amb certa rapidesa, encara que el duramen continua oxidant-se, el que provoca el seu gradual enfosquiment des de l'interior fins a adquirir un to grisós que acaba afectant a la albeca inicialment aclarida. El lasur impregna la fusta i la protegeix durant cert temps, però l'absorció del producte és contínua, pel que si no és reposada amb certa freqüència la fusta acaba assecant-se i esquerdant-se o veient-se afectada per plagues, sempre depenent de la situació de la fusta i les condicions climatològiques. La durabilitat d'un lasur varia entre 4 i 7 anys.
TRACTAMENTS SUPERFICIALS O EN PROFUNDITAT
OLIS
Definició / Components
Composició oleaginosa formada a força d'olis d'origen vegetal diluïts en alcohol o en dissolvents d'origen resinós, habitualment l’aiguarràs.
Propietats / Comportament
Els olis actuen d'una manera molt similar als lasurs. Igual que aquests, penetren profundament en la fusta a porus obert sense formar pel·lícula permetent-li respirar. A diferència dels lasurs, els olis solen mancar d’insecticides. La fusta tractada amb olis adquireix el que podríem denominar com un equilibri natural ja que adquireix una aparença similar a les seves qualitats originàries de lluentor, textura i color. Mitjançant el tractament amb oli, es corregeix la tendència de la fusta a l’assecament i a tornar-se grisa, alhora que
s'afavoreix la recuperació dels olis naturals que la fusta perd amb el temps.
Aplicacions
Indicats per a tractar fustes resistents en exteriors (teca, ipé, cedre) que per la seva pròpia naturalesa són resistents a la intempèrie, però el tractament amb oli renova les seves propietats naturals proporcionant-los una millor impermeabilització i una protecció solar addicional.
Nivells de risc / Durabilitat
L'absència de químics especialitzats en la prolongació de la durabilitat del producte fan recomanable renovar l'aplicació almenys una vegada a l'any, depenent de les condicions d'humitat i temperatura de l'entorn i del tipus de fusta a tractar. En condicions adverses és recomanable un manteniment preventiu abans de l'estiu i un altre abans de l'hivern.
TRACTAMENTS SUPERFICIALS O EN PROFUNDITAT
AUTOCLAU
Principi consistent en omplir, a pressió, el producte protector en totes las cèl·lules de la fusta fins a la saturació completa, aconseguint una homogeneïtat interna.
Productes a aplicar
Creosota: producte que consisteix en una barreja de compostos destil·lats del quitrà de hulla, lliure de qualsevol barreja d’oli de petroli. Va ser un dels primers productes aplicats en autoclau per a la protecció de fusta exposada a factors extrems, tot i que actualment no es la més utilitzada.
Tota mena de productes són aplicables en autoclau. Però per raons de prestacions, de estabilitat i de cost, són essencialment sals metàl·liques hidrosolubles els productes utilitzats en aquesta tècnica. Un exemple de productes hidrosolubles: sals de amoni quaternàries (conegudes per les sigles ACQ) o el sulfat de Zinc.
Aplicacions
En omplir els espais intercel·lulars estabilitza les pressions internes de la fusta; això dificulta la absorció de la humitat raó per la qual aquesta tècnica s’utilitza per protegir fusta a la intempèrie i en condicions extremes (canvis climatològics bruscos, llum solar directa, etc.). Els postes elèctrics de fusta van ser protegits fins fa poc amb aquesta tècnica així com les travesses de les vies de tren.
Durabilitat
Algunes de las sals hidrosolubles han sigut prohibides degut a la demostració de la existència de components tòxics. L’atac a la fusta de la majoria d’agents nocius, ja siguin biòtics o abiòtics, es veu afavorit per els canvis de humitat. L’autoclau, al regular la absorció de l’ humitat i estabilitzar-ne la tassa limita considerablement el naixement de fongs y la invasió de insectes xilòfags. tot i així , aquesta regulació no garanteix una estabilització de la tassa de humitat del 100% y el material, encara que en menor quantitat, continuarà absorbint y expulsant humitat. Tenint en compte les diferencies entre tipus de fusta, condicions a que es sotmet...etc. podem estimar la durabilitat de la fusta tractada amb autoclau entre els 2 i els 5 anys.
TRACTAMENTS SUPERFICIALS O EN PROFUNDITAT
AUTOCLAU
S’introdueix la pesa de fusta en l’ autoclau i se li aplica un buit inicial per reduir al màxim la pressió de l’aire en las cèl·lules de la fusta i obrir-les.
S’introdueix el protector en l’autoclau, mantenint el buit i connectant seguidament amb la pressió atmosfèrica, penetrant d’aquesta manera el producte en las cèl·lules de la fusta.
El procés pot ser programat per obtenir una major o menor impregnació, d’acord amb les qualitats requerides.
S’obre l’autoclau i el contacte amb l’aire lliure facilita que el producte que ha quedat en la superfície de la fusta penetri en aquesta casi instantàniament, quedant aquesta seca al tacte.
MANTENIMENT
L'Energia incorporada a elements de fusta com puguin ser un paviment de tarima natural és, en principi, molt baixa comparativament amb un altre de, per exemple, terratzo.
Si a aquesta energia de la fusta hi anem sumant l'energia incorporada dels productes de protecció i manteniment (vernissos, lasurs, etc.) a mesura que es va aplicant, és fàcil igualar i superar la energia incorporada a altres alternatives de paviments. En el cas de tarima vs. terratzo aquesta es pot igualar en 4 torns d'envernissat.
FIXACIÓ CO2. PRODUCCIÓ. REUTILITZACIÓ, RECICLATGE, COMPOSTATGE, VALORITZACIÓ ENERGÈTICA.
Fixació de CO2
La fusta fixa CO2 atmosfèric a mesura que creix, transformant els seus components en cel·lulosa i lignina
La producció de fusta cal que sigui controlada i a produccions sostenibles. Les produccions solen ser d'espècies de creixement ràpid o molt ràpid.
Reutilització
Una peça de fusta que només tingui fixacions mecàniques es pot desmuntar i reutilitzar directament. Reciclatge
La fusta (i de molts dels seus derivats) es pot trossejar o trinxar per fer-ne d'altres productes com ara taulers de partícules.
Compostatge
Una fusta que no tingui massa productes químics afegits (coles, vernissos, sals, etc) es pot deixar degradar controladament per obtenir-ne compost, i reintroduïr-la així al cicle biosfèric.
Valorització energètica
Es pot aprofitar l'energia incorporada a la fusta fent-ne una valorització energètica, sigui obtenint-ne biogas (metà) a partir de la seva descomposició o sigui cremant-la directament.
2.
PRODUCTES DERIVATS DE LA
FUSTA
Mides màximes de producció
Històricament les mides màximes de les peces de fusta eren les dels arbres dels quals s'extreia. Això te moltes conseqüències a l'arquitectura, com ara la limitació de les llums més habituals. En el nostre país les llums dels sostres domèstics solen estar al voltant dels 4m, i això condiciona en gran mesura les tipologies constructives i les parcel·lacions urbanes.
Limitacions històriques d'unió i transport
Unir diferents peces de fusta per obtenir-ne de més grans resultava una feina molt difícil, ja que les unions per encaixos son d'una alta complexitat geomètrica i les fixacions metàl·liques eren molt costoses i per tant poc habituals. Les unions per aconseguir peces grans s'havien de fer in situ, ja que els mitjans de transport (tan els vehicles com les vies de circulació) i els mitjans de col·locació (elevació) eren molt menys capaços que actualment. El fet d'haver de treballar in situ també limitava la qualitat dels resultats.
Sistematització inicial
Les primeres aproximacions a la situació actual van venir arrel de la conquesta del territori dels Estats Units. La producció industrialitzada (massiva) de claus van permetre de democratitzar aquest sistema d'unió, de fàcil
execució, i que no demana d'encaixos geomètricament complexos. Les mesures (esquadres) de les diferents peces de fusta es van homogeneïtzar i sistematitzar. A partir d'aquests dos factors es van desenvolupar tipologies
constructives com ara el Baloon frame o el Plattform frame, fàcils d'aplicar amb pocs mitjans, i així es va poder estendre molt la seva utilització.
Situació actual
La utilització de coles amb bona durabilitat i la possibilitat d'aplicar escalfor i pressió a escala industrial permet fer peces de fusta de grans dimensions a partir de peces de fusta molt més petites. Per tant la producció forestal no cal que aconsegueixi arbres de grans dimensions per poder fabricar elements grans, que s'aconsegueixen per addició de petits elements. Els mitjans i les vies de transport i els mitjans auxiliars com les grues permeten moure i col·locar aquests elements grans i pesants sense problemes
TAULER : Element format per fragments (xapes, fibres, partícules…) de fusta o altre material llenyós, aglomerades entre sí mitjançant adhesiu i pressió. Predomina la longitud i l’amplada sobre el gruix - CONGLOMERAT (FRAGMENTS xapes, encenalls, partícules)
- CONGLOMERANT (ADHESIU, resines, ciment, guix) SISTEMES OPTIMITZATS
· Fusta laminada
· Taulers aïllants autoportants
· Perfils prefabricats (bigues compostes, bigues doble T) · Perfils aglomerats d’estelles i encenalls (tipus parallam)
ELEMENTS ESTRUCTURALS LINEALS
Fusta laminada-encolada (Glulam)
Definició
Producte estructural elaborat amb làmines (freqüentment de 38 mm, i en total 4 o més làmines) tallades en la direcció de la fibra mitjançant l’encolat, sota condicions controlades de temperatura i humitat.
Procés fabricació
Propietats
Elevada resistència ja que no té defectes.
Es fan esquadries, i així no s’utilitzen grans arbres Grans llums
Valor estètic
Flexibilitat en el disseny No necessita manteniment Excel·lent resistència al foc
Aplicacions
S’utilitza principalment en els entramats estructurals de construccions residencials i comercials. També com a encofrats i bigues. mecànica màxima
28 N/mm2
36 o 38 m 20 a 45 mm 100 a 220 mm
ELEMENTS ESTRUCTURALS LINEALS
Parallam o PSL ( parallel strand lumber)
Definició
Producte format per tires obtingudes pel tall de xapes de fusta orientades en la direcció longitudinal, encolades i premsades.
Procés fabricació S’obtenen els troncs
Les xapes seques es tallen en tires estretes de longituds iguals o inferiors a 2,4m. S’eliminen de les tires els desperfectes naturals.
S’encolen les tires i es forma una manta amb les tires col·locades en direcció longitudinal a l’element a fabricar.
Pressió i calor (microones).
La peça obtinguda es talla amb les mides necessàries.
Propietats
Les bigues de parallam, com que són tan primes i estan fetes de OSB per la part interior, al cremar-se s’incendia molt ràpidament
Disponible en grans longituds
Visualment atractiu (homogeni i sense nusos) Suporta carregues pesades
Rendiment uniforme
Aplicacions
S’utilitza principalment per fer bigues de llum mitja, per armadures de coberta, per columnes i per elements estructurals de dimensions intermèdies i grans, tan en construccions comercials com en habitatges.
DERIVATS DE FUSTA
ELEMENTS ESTRUCTURALS LINEALS
Fusta microlaminada o LVL (KERTO)
Definició
Producte constituït per varies làmines de 3 mm de gruix cada una encolades entre elles. La matèria primera acostuma a ser l’avet.
Procés fabricació
Tala i humidificació del tronc Desenrotllament (làmines 3mm) Assecat (fins a una humitat del 5%)
Classificació (es prenen mides i es miren els valors de la densitat) Encolat (primer s’encolen les juntes i després les cares
Premsat en dues fases: -1a: en fred, apliquem pressió
-2a: en calent, apliquem calor i pressió Tall, embalatge i expedició
Propietats
Elevada resistència mecànica i al foc
Excel·lent estabilitat dimensional (fins a 45m de llum) Lleugera
Fàcil de transportar
Té totes les lamines orientades longitudinalment.
Aplicacions
Bigues, estructures de càrrega, escales, fabricació de mobiliari, vaixells, cases prefabricades, tancaments. mecànica màxima
44 N/mm2
ELEMENTS ESTRUCTURALS EN PANELLS
KLH
Definició
Són panells contralaminats formats per capes de taulells d’avet vermell creuades amb cola de contacte.
Mesura estàndard de fabricació : 16,5 m de longitud - 2,95 m d’amplada.
Propietat
Molta resistència estàtica. Molta rigidesa.
Transmissió del pes de la càrrega per totes les direccions possibles. Són planxes de fusta massisses.
Bon aïllament tèrmic (de temperatures baixes i elevades) És un material de construcció ecològica. Resistència al foc.
Capacitat d’emmagatzemar la humitat. Muntatge fàcil.
Aplicacions
S’utilitza per a construccions de parets, sostres i teulades. Amb aquests panells es poden fabricar les cases totalment de fusta
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
TAULERS CONTRAXAPATS: XAPES IMPARELLES ENCOLADES EN SENTITS ALTERNATS ÚS ESTRUCTURAL
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
TAULERS OSB (ORIENTED STRAND BOARD): TAULER D’ENCENALLS ORIENTATS MATERIAL AMB ENCENALLS DIRECCIONATS
ÚS ESTRUCTURA ÚS EXTERIORS
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
TAULERS D’ALTA DENSITAT: CONTRAXAPATS FABRICATS A ALTES PRESSIONS I
IMPREGNATS AMB RESINES FENÒLIQUES I POSSIBILITAT D’ACABAT DE FUSTA NOBLE O BÉ ÀNIMA DE BAQUELITA I ACABAT DE FUSTA NOBLE
ÚS EXTERIORS (però només amb el nucli de baquelita i no amb contraxapat!) MATERIAL AMB ALT COST ECONÒMIC
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
TAULERS DE PARTICULES DE FUSTA I CONGLOMERANT DE CIMENT ÚS EXTERIOR
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
TAULERS DE DENSITAT MITJA “DM”: PARTÍCULES FINES ENCOLADES A PRESSIÓ NO ESTRUCTURAL
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
TAULERS DE PARTÍCULES “CONGLOMERAT”: PARTÍCULES ENCOLADES NO ESTRUCTURAL
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
XAPES
·S’OBTENEN DIRECTAMENT DE LA FUSTA. GRUIX DE DÈCIMES DE MIL.LIMETRE ·ÚS: REVESTIMENT DE FUSTES DE MENYS QUALITAT O DE TAULERS
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
· TAULERS D’ENCENALLS I CIMENT O MAGNESITA
TAULERS ESTRUCTURALS I NO ESTRUCTURALS
· TAULERS DE FIBRES DE FUSTA · ÚS AÏLLAMENT TÈRMIC
TAULERS NO ESTRUCTURALS I GRANULATS
· TAULERS DE SURO
MANTES I GRANULATS
· FIBRES DE CELULOSA · ÚS AÏLLAMENT TÈRMIC
3.
4.
ALTRES MATERIALS ORGÀNICS
NATURALS
DEFINICIÓ:
Part exterior de l'escorça d‘alguns arbres constituïda per un teixit molt lleuger, porós i impermeable, que protegeix els troncs, les branques, les arrels grosses i les cèl·lules del qual són impregnades de suberina, la qual li confereix la impermeabilitat.
PROPIETATS:
Propietats físiques:
Permeabilitat: La filtració d’aigua per els porus del suro és molt dificultosa.
Elasticitat: Recupera la seva forma original ràpidament (85 % en qüestió de segons). Higroscopicitat: El suro és un material que absorbeix molt poca humitat (no supera el 9%)
Aïllament tèrmic: És un bon aïllant ja que la seva funció és protegir l’arbre. De fet, és el millor aïllant tèrmic natural, amb un coef. de conductibilitat tèrmica de 0,034 kcal/h·m °C.
També presenta entre d’altres propietats certa lleugeresa, és esmorteïdor de vibracions, mostra una elevada dificultat de lliscament a les superfícies…
Propietats químiques:
Durabilitat: El suro és un material de durabilitat il·limitada, ja que, gràcies a que absorbeix molt poca humitat fa que la presència de microorganismes sigui nul·la.
APLICACIONS:
DEFINICIÓ:
La canya és la tija de diferents poàcies (antigament gramínies) lignificades. Sol arribar als 2-5 metres d’altura i té tronc gruixut i buit.
PROPIETATS:
Propietats físiques:
Resistència: Les canyes de bambú poden arribar a ser tan resistents com la fusta de roure.
Flexibilitat: Les canyes tenen bona flexibilitat degut a la densitat de la seva estructura molecular.
Resistència: El bambú es extremadament resistent ja que dins de l’escorça es troben unes fibres molt elàstiques paral·leles a l’eix de la canya amb una resistència a tracció de 40kg/mm² , la fusta té 5kp/mm². Propietats químiques:
Durabilitat: Les canyes ( bambú ) superen a la fusta en termes de durabilitat APLICACIONS:
Construcció d'habitatges a zones tropicals. Fabricació del parquet de bambú.
LINKS INTERÈS:
DEFINICIÓ:
El cotó és una fibra tèxtil vegetal que creix al voltant de les llavors del cotoner. Les fibres s'obtenen de la llavor d'unes poques espècies, la llargada i el gruix de les quals depenen de la seva procedència.
PROPIETATS:
Propietats físiques
Resistència: El cotó és un material que suporta alts esforços de tracció.
Elasticitat: Elasticitat elevada, propietat que fa el material ideal per a teixits, etc..
Higroscopicitat: Junt amb la llana, són els dos que absorbeixen millor els líquids. El cotó absorbeix el 20% del seu pes en líquid sense notar-se moll.
Molt resistent a la fricció.
Molt agradable al tacte, deixa circular l’aire i permet la transpiració. Propietats químiques:
Durabilitat: El cotó te una elevada durabilitat, igual que la llana, ja que absorbeixen bé els líquids i la presència d’humitat és baixa.
Alta resistència a la calor. APLICACIONS:
Fils i teixits, roba, tela, pneumàtics de cotxe, carpes, piscines, filtres d’aire... Una altre aplicació històrica era l’aïllament de cables elèctrics.
DEFINICIÓ:
La palla és la tija seca dels cereals (blat, civada, sègol, ordi, etcètera), després d’haver separat el gra o la llavor mitjançant la trilla.
PROPIETATS:
Propietats físiques
Aïllament tèrmic: Alenteix el pas del calor.
Aïllament acústic: Té un comportament molt bo, al tractar-se d’un gran gruix amb fibres vegetals. Higroscopicitat: Humitat del 15%.
Propietats químiques:
Durabilitat: La palla resulta ser un material que atrau als insectes. La humitat crea l’aparició de microorganismes i es podreix.
APLICACIONS:
En moltes parts del món, la palla s'utilitza per a lligar l'argila i concret. Aquesta barreja de l'argila i de la palla pot ser utilitzada com a material de construcció.
La palla té característiques excel·lents d’aïllament.
DEFINICIÓ:
Una de les principals substàncies que formen la fusta.
Present en molt alta proporció dins el paper, cartrons, etc... PROPIETATS:
Propietats físiques Permeabilitat: Molt alta
Aïllament tèrmic: És un molt bon aïllant degut a la baixa densitat i porositat.
Propietats químiques:
Durabilitat: Les seves propietats es veuen afectades per l'excés d’humitat i presència d’agents biòtics, podent-se tractar per millorar les seves prestacions.
DEFINICIÓ::
La llana és una fibra natural que s’obté de les ovelles i d’altres
Animals com els conills, cabres, etc.. mitjançant un procés anomenat esquila. Trobem la llana d’ovella, que és un material aïllant tèrmic i acústic.
PROPIETATS:
Propietats físiques.
Elasticitat: La llana té força elasticitat. Torna a la seva llargada natural després d’estirar-se dins d’uns certs límits, és a dir, permet estirar-se en grans proporcions abans d’arribar al trencament.
Aïllament tèrmic: La llana d’ovella és un molt bon aïllant tèrmic.
Flexibilitat: Propietat que tenen les fibres de la llana de no trencar-se i doblegar-se amb facilitat
Higroscopicitat: La llana és un material que absorbeix molta humitat en una atmosfera humida i el perd en una atmosfera seca. El punt de saturació de la fibra és d’un 50%. La llana d’ovella té una capacitat higroscòpica de fins un 33% del seu pes.
Coeficient de conductivitat de la llana d’ ovella: 0,040 a 0,045 W (m·K) Propietats químiques:
Durabilitat: La llana presenta certa resistència als bacteris i als fongs, tot i que en estar exposada molt temps amb un alt grau d’humitat apareixen fongs que poden destruir les seves fibres.
Efecte dels àcids: És resistent a l’efecte dels àcids suaus i diluïts. Per contra els àcids minerals concentrats provoquen desdoblament i descomposició de la fibra.
Efecte dels solvents orgànics: Resistent a aquests solvents, ja que no alteren a les fibres de la llana. APLICACIONS:
Aïllament tèrmic i acústic, tan en format de granulat, com en mantes o en panells LINKS D'INTERÈS
DEFINICIÓ:
Utilitzem molts materials d’origen natural en la construcció. Un d’ells seria per exemple el cuir o la pell dels animals per realitzar cabanyes nòmades com les del desert.
PROPIETATS:
Propietats físiques
Permeabilitat: La filtració d’aigua pels porus del cuir és molt dificultosa.
Elasticitat: La pell ( el cuir ) com a material es bastant elàstic i es pot tensar mes o menys depenent de les nostres exigències.
Aïllament tèrmic : És un bon aïllant per l’efecte tallavents. Propietats químiques:
Durabilitat: El cuir a l’arquitectura no està pensat per tenir una llarga durabilitat sinó que està pensat per un estil de vida nòmada. La durabilitat com a construcció no és elevada però la durabilitat del material si que ho és.