Материаловедение в столярных, паркетных и стекольных работах

Г. Т. ШИРОКИЙ, А. И. СИДОРОВА 
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ 
В СТОЛЯРНЫХ, ПАРКЕТНЫХ  
И СТЕКОЛЬНЫХ РАБОТАХ 
Учебное пособие 
Москва     Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 

УДК 674 
ББК 37.13 
Ш64 
 
 
Рецензенты: 
методическая комиссия общепрофессиональных и специальных предметов  
Минского государственного профессионально-технического колледжа строителей  
им. В. Г. Каменского, преподаватель спецдисциплин  
Печень Виктор Михайлович; 
кандидат технических наук, доцент кафедры технологии стекла  
и керамики Белорусского государственного технологического университета  
Дятлова Евгения Михайловна 
 
 
 
Широкий, Г. Т. 
Ш64   
Материаловедение в столярных, паркетных и стекольных работах : 
учебное пособие / Г. Т. Широкий, А. И. Сидорова. - Москва ; Вологда : 
Инфра-Инженерия, 2022. - 308 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-0992-6 
 
Рассмотрены основы структурообразования и формирования качественных 
характеристик основных видов строительных материалов, применяемых в столярно-мебельном производстве, паркетных и стекольных работах, как на стадии 
их изготовления, так и практического использования. Особое внимание уделено 
древесине, ее строению, формированию технических характеристик и вопросам 
переработки в готовые изделия в соответствии с требованиями отечественных  
и европейских стандартов. Приведены сведения по ряду сопутствующих материалов - стекла, металлов и полимеров, лакокрасочных и клеящих материалов, 
тепло- и гидроизоляционных, абразивных и смазочных. Даны рекомендации по 
их применению. 
Для учащихся и преподавателей учреждений профессионально-технического 
образования, работников строительной сферы и дизайнеров внутреннего интерьера. Может быть использовано студентами и учащимися смежных профессий и  
менеджерами строительных компаний. 
 
УДК 674 
ББК 37.13 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0992-6 
” Широкий Г. Т., Сидорова А. И., 2022 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
2 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Учебное пособие состоит из десяти глав, каждая из которых посвящена отдельной группе материалов, причем характер приводимых сведений преимущественно материаловедческий, в рамках развивающегося в настоящее время 
научного строительного материаловедения и целенаправленного создания материалов с заданными структурой, свойствами и использованием оптимальных 
современных технологических приемов. Материаловедение, в том числе строительное, считается прикладной наукой о связях состава, строения и свойств материалов. Поэтому все сведения о материалах изложены и скомпонованы в технологической последовательности (сырье, технология, свойства, применение), 
что несомненно способствует лучшему усвоению учебной дисциплины. 
Особое внимание в учебном пособии уделено материалам и изделиям из 
древесины и стекла, используемым в столярных, паркетных и стекольных работах и сопутствующим этим процессам вспомогательным материалам и изделиям. Для успешной работы в качестве столяра, плотника и паркетчика в первую 
очередь необходимо знать строение дерева и древесины, породы, их характеристики и наиболее эффективные области применения, свойства и пороки древесины, различать породы и виды лесоматериалов по их внешнему виду и макроскопическим признакам, технологические приемы получения изделий и обработки древесины, обеспечивать ее долговечность в различных условиях эксплуатации и характеристики сопутствующих этим работам других материалов.  
От материала зависят структура технологического процесса, состав технологического оборудования, длительность производственного цикла, уровень механизации и автоматизации, условия труда и трудоемкость изделий.  
Основы древесиноведения изложены в учебном пособии в двух разделах. 
В первом рассмотрены состав, особенности строения древесины, физические и 
механические свойства и пороки, во втором - характеристика основных пород 
древесины и изделий из нее, способы сушки и физические явления, протекающие во время сушки и формирование защитно-декоративных функций.  
При производстве столярных, паркетных и стекольных работ применяют 
лакокрасочные материалы, полимерные и металлические материалы и изделия, 
клеи, фурнитуру, гидроизоляционные, абразивные и смазочные материалы и 
др. Все эти материалы и изделия тоже нашли отражение в последующих главах 
учебного пособия. Рассматриваются также новейшие материалы, которые наряду с традиционными, находят применение при производстве столярных, паркетных и стекольных работ.  
В целях устранения технических барьеров в международном сотрудничестве 
изложение учебного материала строилось по возможности в соответствии с 
отечественными и Европейскими нормами и стандартами. По тексту дается 
информация о зарубежном опыте в области материаловедения. Рассматриваются 
также экологические аспекты производства и применения различных видов 
строительных материалов и изделий. Для лучшего усвоения учебного материала  
в конце каждой темы приведены вопросы и задания для самоконтроля. 
3 
 

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ  
И ИЗДЕЛИЙ И ОЦЕНКА ИХ КАЧЕСТВА 
1.1. Общие сведения 
Все материалы и изделия, в том числе строительные, имеют названия, 
определенную структуру, отличаются способами производства, показателями 
качества или свойствами, их численными значениями, условиями и особенностями применения и т. д. Под свойствами материалов понимают их способность реагировать определенным образом на отдельные или совокупные внешние и внутренние воздействия - механические, химические, биологические и др. 
Они характеризуют собой общность или различие одних материалов по отношению к другим и проявляются в процессе переработки, применения, эксплуатации, испытания или сравнения. Например, действие на материал отрицательных температур характеризует его морозостойкость, огня - огнестойкость, 
сопротивляться воздействию нагрузок - прочность, упругость и др.  
Различают физические, механические, химические, технологические, эксплуатационные, специальные и другие свойства (рис. 1.1). Все свойства взаимосвязаны между собой. Например, от структурно-физических свойств зависят 
механические, технологические, акустические, от механических - эксплуатационные, от технологических - механические, эстетические и др. 
 
Рис. 1.1. Свойства строительных материалов 
 
По совокупности свойств строительных материалов судят о их качестве,  
а уровень качества определяется (оценивается) количественной характеристикой, т. е. численными значениями этих свойств в соответствии с назначением 
материала. Численные значения свойств строительных материалов получают 
4 
 

при лабораторных или натурных испытаниях и выражают физическими величинами в соответствии с действующими нормативными документами и согласно Международной системе единиц SI (в русской транскрипции СИ ௅ эс-и).  
Свойства материалов формируются в процессе изготовления и в значительной степени определяются их составом и строением. Знание состава сырья 
и материалов позволяет прогнозировать свойства получаемых изделий при  
изготовлении и получать их с заданными качественными характеристиками  
на длительный период эксплуатации. Различают химический, минеральный 
(минералогический), фазовый и вещественный составы строительных мате- 
риалов.  
На все строительные материалы и изделия, выпускаемые различными производителями, имеются нормативно-правовые документы (ТНПА - технические 
нормативно-правовые акты), которые регламентируют их технические характеристики, технологические процессы, правила эксплуатации, перевозки, хранения, 
утилизации, а также требования к терминологии, символике, упаковке и маркировке. В настоящее время нормативно-правовая система в стране представлена 
государственными стандартами Российской Федерации (ГОСТ Р), строительными 
нормами, межгосударственными стандартами и стандартами бывшего СССР 
(ГОСТ), международными (ISO), европейскими (EN) и нормативно-правовыми 
документами организаций (ОСТ, СТО, СТП) и техническими условиями (ТУ).  
Большинство стандартов на материалы и изделия - это технические требования и методы испытания. Такие документы призваны способствовать повышению качества выпускаемой продукции, ее безопасности, содействовать социально-экономическому развитию и интеграции Российской Федерации в мировую экономику и международные системы стандартизации.  
1.2. Структурно-физические свойства 
Структурно-физические свойства строительных материалов определяются 
параметрами их физического состояния и структуры. Они характеризуют вещество и структуру материала как физического тела, а также способность реагировать на внешние воздействия, не вызывающие изменения их химического состава и структуры. 
Плотность - величина, определяемая отношением массы материала (вещества) к занимаемому им объему, т. е. масса единицы объема материала:  
m
V
U  
, 
где  m - масса, кг (г); V - объем, м3 (см3).  
Размерность плотности - кг/м3 или г/см3, т/м3, кг/л.  
Плотностью близкой к теоретической (максимальной) обладают металлы, 
жидкости, стекло, некоторые полимеры и пластмассы. Однако большинство 
строительных материалов в большей или меньшей степени имеют пористое 
строение, т. е. помимо твердого вещества в нем находятся ячейки (поры), за5 
 

полненные воздухом или водой. Плотность таких материалов ниже плотности 
твердого вещества.  
Поэтому различают истинную, среднюю и насыпную (для сыпучих или 
зернистых материалов) плотность. Для лучшего усвоения и более глубокого 
физического понимания, плотность строительных материалов часто сравнивают с плотностью воды, равной 1,0 г/см3 при 4 ƒC. 
Истинная плотность или плотность вещества (абсолютная плотность) - 
масса (m) единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (VA). Это 
значит, что при измерении объема в него не входят поры, пустоты, трещины  
и другие полости, присущие материалу в естественном состоянии:  
.
И
т
V
U
 
 
A
Следовательно, истинная плотность - это характеристика не материала,  
а вещества, из которого состоит материал. Для определения истинной плотности материал предварительно измельчают в тонкий порошок до тонкости 
0,25 мм, чтобы при определении объема исключить поры. Масса порошка 
определяется взвешиванием, а объем в абсолютно плотном состоянии - в пикнометре или приборе Ле Шателье по объему вытесненной жидкости. 
Истинная плотность материала - характеристика постоянная (физическая 
константа), которая не может быть изменена без изменения его химического 
состава или молекулярной структуры. Для большинства строительных материалов значение истинной плотности более 1 г/см3.  
Например, для природных и искусственных каменных материалов - 
2,2…3,3 г/см3; для органических (дерево, битум, пластмассы) - 0,8…1,6 г/см3; 
черных металлов - более 7,0 г/см3. Для жидкостей и материалов, полученных из 
расплавленных масс (металл, стекло и др.), истинная плотность практически 
соответствует их плотности в естественном состоянии, так как объем внутренних пор у них незначителен. 
Для строительных материалов истинная плотность имеет вспомогательное 
значение. Ее используют, например, при вычислении показателей плотности  
и пористости материалов. 
Средняя плотность (плотность материала, кажущаяся плотность) - масса 
единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. объем материала 
измеряется вместе с имеющимися в нем порами и пустотами. Рассчитывается 
средняя плотность путем деления массы образца m на его объем VЕ: 
C
m
V
U
 
. 
E
При определении средней плотности объем материала устанавливают по 
внешним размерам образца или по объему вытесненной им жидкости, если испытываемый образец имеет неправильную форму. 
Средняя плотность материалов не является величиной постоянной и в зависимости от их вида и структуры может изменяться в достаточно широких 
пределах - от 10 кг/м3 (для отдельных видов пенопластов, мипоры и др.)  
6 
 

до 7850 кг/м3 (сталь) и более. Численное значение средней плотности для  
одного и того же вида материала может быть тоже различным в зависимости от 
количества пор и пустот в нем, т. е. изменяя структуру и пористость, можно получать материалы требуемой плотности. Например, с изменением пористости 
плотность ячеистых бетонов может изменяться в пределах от 350 до 1200 кг/м3, 
керамического кирпича - от 1200 до 1900 кг/м3. 
У подавляющего большинства строительных материалов (пористых) величина средней плотности всегда меньше истинной, так как на одну и ту же единицу массы приходится больший объем. Разница между ними тем больше, чем 
больше пористость. Численные значения средней и истинной плотности вещества совпадают, когда материал не имеет пор, т. е. для абсолютно плотных материалов. Например, металл, стекло и др.  
На среднюю плотность влияет также содержание воды в материале,  
т. е. влажность материала. С увеличением влажности средняя плотность материала увеличивается. Например, средняя плотность сухой древесины (сосны) 
составляет 450 кг/м3, а влажной может достигать 1000 кг/м3 и более. 
Средняя плотность является необходимой характеристикой при расчете 
прочности сооружений с учетом собственной массы, для определения стоимости и способа перевозок материалов, для расчета складов и подъемнотранспортного оборудования, при переводе количества материала из массовых 
единиц в объемные и при расчете пористости.  
Для сыпучих или зернистых материалов (заполнителей для бетона) характеристикой плотности являются насыпная плотность. Насыпная плотность - 
отношение массы рыхло насыпанных зернистых и порошкообразных материалов ко всему занимаемому ими объему, включая поры в зернах и объем пустот 
между зернами, так называемую межзерновую пустотность. Определяется  
в стандартных мерных сосудах, выбор объема (вместимости) которых зависит 
от вида и величины зерен сыпучего материала. 
Насыпная плотность сыпучих материалов - величина не постоянная и зависит не только от пористости самих зерен и межзерновой пустотности, но и от 
степени их уплотнения и влажности. В уплотненном состоянии насыпная плотность таких материалов всегда больше, чем в рыхлонасыпном, с повышением 
влажности плотность их (за исключением песка) тоже повышается.  
Отношение средней плотности материала к истинной ȡс / ȡи называют  
показателем плотности или относительной плотностью. Выражается в долях 
единицы или в процентах от объема материала, т. е. показывает степень заполнения объема материала плотным веществом. Чем меньше разность между численными значениями средней и истинной плотности, тем выше значение показателя плотности материала. Для абсолютно плотных материалов показатель 
плотности равен 1,0 или 100 .  
Пористость и пустотность. Величина обратная показателю плотности 
есть показатель пористости (далее пористость). Следовательно, пористостью 
называют совокупность пор и трещин в единице объема материала, заполненных или не заполненных жидкой или газообразной фазой. Пористость дополня7 
 

ет показатель плотности до единицы или 100  и указывает на степень заполнения объема материала порами. Общую пористость рассчитывают по величине их истинной и средней плотности. 
Если принять общий объем материала за единицу или за 100 , то разность между единицей и показателем плотности будет выражать собой численное значение пористости:  
1
100, 
С
И
П
U
U
§
·
 

˜
¨
¸
©
¹
 
Понятие «пустотность» по физическому смыслу сродни понятию «пористость». Однако на практике принято считать, что поры - это мелкие ячейки в 
материале размером, как правило, до 2 мм, а более 2 мм, а также воздушные 
полости и промежутки между зернами сыпучего материала принято называть 
пустотами. Поэтому пористость не следует отождествлять с понятием «пус- 
тотность». 
Пористость строительных материалов колеблется в довольно широких 
пределах - от 0  до 90  и более. Например, для стекла и металла пористость 
составляет практически 0 , пенопластов - 92…98 , пенобетона - 60…80 , 
минеральной ваты - до 95  и древесины - 50…75 .  
Большое влияние на свойства материала оказывает не только общая величина пористости, но и геометрическая и структурная характеристики пор. Поры 
в материалах могут быть крупные и мелкие; открытые, закрытые и сообщающиеся; в виде ячеек и капилляров и др. Поэтому различают общую, открытую и 
закрытую пористость. Поры могут быть заполнены воздухом, во влажном состоянии - водой, при отрицательных температурах - льдом. С теплозащитной 
точки зрения лучше мелкие, замкнутые поры и равномерно распределенные  
по всему объему материала. 
1.3. Гидрофизические свойства 
Гидрофизические свойства характеризуют поведение материалов и условия 
их хранения и эксплуатации при воздействии влаги и водяных паров, содержащихся в воздухе. Влага, проникающая в строительные материалы и изделия, в отдельных случаях может оказывать благоприятное воздействие на процессы, происходящие в их структуре, например, при твердении бетонов и строительных растворов. Однако в большинстве случаев вода оказывается одной из основных причин разрушения и ухудшения их теплозащитных и других свойств.  
Водопоглощение характеризуется количеством воды, которую поглощает 
сухой материал при полном погружении и выдерживании в воде заданный промежуток времени, отнесенным к массе сухого материала (водопоглощение  
по массе Wм) или к объему материала в сухом состоянии (водопоглощение  
по объему Wоб). Водопоглощение по объему и по массе выражают относительным числом или в процентах и вычисляют по формулам:  
8 
 


 
˜
, 

 
˜
˜
   
 
и   
100 
н
с
м
с
W
m
m
m
100 
н
с
об
в
m
m
W
V
U
где  mс - масса сухого образца, г; mн - масса образца, насыщенного водой, г;  
ȡв - плотность воды, г/см3; V - объем образца в сухом состоянии, см3.  
Водопоглощение по массе показывает степень увеличения массы материала (за счет поглощенной воды), а водопоглощение по объему - степень заполнения объема материала водой. Водопоглощение по массе и по объему характеризует собой предельное состояние, когда материал больше не в состоянии поглощать влагу. 
Водопоглощение различных материалов колеблется в широких пределах. 
Например, водопоглощение по массе ситаллов и шлакоситаллов составляет  
0 , а пористых теплоизоляционных материалов может превышать 100 .  
Водопоглощение по объему является косвенной характеристикой открытой пористости, и поэтому иногда называют кажущейся пористостью. Однако 
пористость материалов по абсолютному значению всегда выше водопоглощения по объему, т. к. вода в обычных условиях не заполняет все поры. Водой заполняются только открытые (и то не все) поры, а стенки крупных пор только 
смачиваются водой. Поэтому водопоглощение по объему всегда меньше пористости а, следовательно, и меньше 100 . 
Степень заполнения объема пор водой характеризуется коэффициентом 
насыщения, т. е. отношением водопоглощения по объему к пористости мате- 
риала: 
.
об
нас
W
К
П
 
 
Если учесть, что водопоглощение по объему всегда меньше пористости, то 
всегда Кнас<1,0. 
По величине коэффициента насыщения можно косвенно оценить морозостойкость материала. Чем меньше значение коэффициента насыщения, тем выше его морозостойкость. Материалы считаются морозостойкими при Кнас<0,6. 
Влажность. В реальных условиях эксплуатации строительных конструкций материал может содержать некоторое количество влаги, полученной при 
кратковременном увлажнении или гигроскопичности. В этом случае состояние 
материала характеризуют влажностью. Следовательно, влажность (влагосодержание) - содержание влаги в материале в данных условиях, отнесенное  
к массе материала в сухом состоянии. Влажность материала W выражают  
в процентах и вычисляют по формуле: 

 
˜
, 
100 
в
с
с
W
m
m
m
где  mв - масса влажного образца, г; mс - масса сухого образца, г. 
Теоретически влажность строительных материалов может изменяться от 
нуля, когда материал находится в абсолютно сухом состоянии, до величины, 
9 
 

соответствующей полному водопоглощению материала по массе. Однако в 
естественных условиях эксплуатации материалы в сооружениях находятся преимущественно в воздушно-сухом состоянии, т. е. при установлении равновесия 
между влажностью материала и окружающего его воздуха.  
Гигроскопичность - способность капиллярно-пористого материала поглощать (сорбировать) и конденсировать (адсорбировать) водяные пары из воздуха до установления равновесия и удерживать их вследствие капиллярной 
конденсации, т. е. изменять свою влажность при изменении влажности воздуха. 
Гигроскопичность зависит от температуры воздуха; его относительной влажности; вида, количества и размера пор, а также от природы вещества.  
Материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры  
(а соответственно и большую поверхность), оказываются более гигроскопичными, чем крупнопористые материалы. Для сыпучих материалов гигроскопичность зависит от их дисперсности.  
Гигроскопичность и влажность отрицательно сказываются на качестве 
строительных материалов, т. е. вызывают вредные последствия. С увеличением 
влажности материала повышается плотность, теплопроводность, уменьшается 
прочность и т. д. Цемент, например, при хранении, поглощая влагу, комкуется, 
теряет активность (прочность). Древесина от влажности разбухает, коробится, 
трескается и гниет. 
Влагоотдачей называют свойство материала отдавать влагу окружающей 
среде при соответствующих условиях (нагрев, движение и изменение влажности воздуха и др.). В естественных условиях эксплуатации зданий и сооружений влагоотдача происходит очень медленно, в течение продолжительного 
времени. Вода испаряется до тех пор, пока не установится равновесие между 
влажностью материала конструкции и влажностью окружающего воздуха,  
т. е. пока материал не достигнет воздушно-сухого состояния.  
Влагоотдача имеет большое значение для стеновых материалов и изделий 
(в данном случае - это желанная влагоотдача, нежеланная - высыхание твердеющего бетона). В обычных условиях, благодаря влагоотдаче стены и другие 
конструкции зданий и сооружений высыхают. По мере высыхания у многих материалов восстанавливаются их свойства - прочность, эластичность, теплопроводность и др. 
Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. Для одних материалов в зависимости от назначения характеристикой водопроницаемости служит количество воды, прошедшее в единицу времени через 1 м2 поверхности материала при заданном давлении, для других (гидроизоляционных) - время контакта с водой, по истечении которого появляются первые признаки просачивания воды через испытываемый образец под определенным давлением и др. Водопроницаемость (водонепроницаемость) зависит от 
плотности и строения материала. Чем больше в материале пор и чем эти поры 
крупнее, тем больше водопроницаемость материала. К водонепроницаемым материалам относятся особо плотные - сталь, стекло, битум и др. Материалы  
с замкнутыми мелкими порами тоже практически водонепроницаемы. 
10