Lição número 3-4. A madeira como material estrutural natural.

Alvo: Familiarizar os alunos com a importância da madeira como material estrutural na economia nacional do país, suas espécies, estrutura, principais tipos de defeitos e aplicações, ensiná-los a identificar espécies de árvores e tipos de defeitos pelo aparecimento de amostras.

Ferramentas e equipamentos: kits de amostra madeira serrada, folheados, compensados, amostras de madeira com defeitos, fichas instrucionais e tecnológicas.

Durante as aulas:

I. Introdução.

1. Consolidação do material abordado.

Depois de resolver essas palavras cruzadas, você poderá ler a palavra mais importante da última lição estudada. (Mesa de artesanato)

Questões:

1. A cunha deve se projetar acima do tampo da mesa a uma altura menor que a altura. (espaços em branco)

2. Qual o nome da disciplina que estamos cursando? (Tecnologia)

3. A base da bancada é (sob bancada)

4.Pode ser corte e medição. (Ferramenta)

5. Profissão de trabalhador, empregado processamento manual madeira. (Marceneiro)

6. Serve para fixação de peças. (braçadeira)

7. Blocos de madeira projetados para bloquear espaços em branco (cunhas)

2. Comunicação do objetivo da aula

II. Apresentação do material do programa.

As florestas cobrem uma área de mais de 700 milhões de hectares em nosso país. Apesar de tamanha riqueza florestal, todos deveriam cuidar dela, pois ela afeta significativamente o clima, a vegetação e mundo animal Além disso, a floresta tem grande importância econômica. Seu principal produto - a madeira - é utilizado na construção, móveis, produção de fósforos, indústria química, etc. Os recursos florestais em nosso país são protegidos por lei.

o Vamos comparar as propriedades da madeira e de materiais como metal e pedra.

Chegamos à conclusão que a madeira é leve, durável, bem processada ferramenta de corte material, aparência bonita.

Ao mesmo tempo, também revelamos suas qualidades negativas: fácil inflamabilidade, empenamento durante a secagem, decomposição.

o Que espécies de árvores você conhece e em que tipos elas estão divididas? Caducifólias e coníferas.

As árvores que possuem folhagem são chamadas de caducifólias e as que possuem agulhas são chamadas de coníferas. As madeiras nobres incluem bétula, álamo tremedor, carvalho, amieiro, tília, etc.; às coníferas - pinheiro, abeto, cedro, abeto, etc.

o Do que é feita uma árvore?

De tronco, raiz, galhos, folhas ou agulhas A madeira como material estrutural natural é obtida a partir de troncos de árvores ao serrá-los em pedaços Fig.3

O tronco da árvore tem uma parte mais grossa na base e outra mais fina no topo. A superfície do tronco (Fig. 3) é coberta por casca (7). A casca - “roupa” de uma árvore, é constituída por uma camada exterior de cortiça e uma interior - fibra. A camada de cortiça da casca está morta. A camada liberiana (6) é um condutor dos sucos que alimentam a árvore. A madeira do tronco é composta por várias camadas, que são visíveis no corte como anéis de crescimento (4).

o O que você pode aprender com eles?

Você pode determinar a idade de uma árvore. O centro solto e macio da árvore é o núcleo (1). Raios em forma de coração estendem-se do núcleo até a casca na forma de linhas claras e brilhantes (2). Eles servem para conduzir água, ar e nutrientes para o interior da árvore Cambium (5) – uma fina camada de células vivas localizada entre a casca e a madeira. Somente como resultado da atividade do câmbio ocorre a formação de novas células. "Câmbio"- do latim"intercâmbio"(nutriente).

Para estudar a estrutura da madeira, distinguem-se três seções principais do tronco (Fig. 4). A seção (1), que passa perpendicularmente ao núcleo do tronco, é chamada de extremidade. É perpendicular aos anéis e fibras anuais. O corte (2) que passa pelo núcleo do tronco é denominadoradial . É paralelo às camadas e fibras anuais.corte tangencial (3) corre paralelo ao núcleo do cano e a alguma distância dele.

Espécies de madeira determinado por seus seguintes características: textura, cheiro, dureza, cor. (Mostre como identificar as espécies de madeira no pôster.)

As desvantagens da madeira também são defeitos:complicado (Fig. 5p),buracos de minhoca (Figura 5.6). Eles limitam o uso de madeira em produção industrial, mas pode ser valioso na fabricação de itens decorativos.

Figura 5

Passamos à consideração de madeira serrada e materiais à base de madeira.

Ao serrar troncos de árvores longitudinalmente em estruturas de serraria, obtêm-se diversas madeiras (Fig. 6): vigas (a, b), barras (c), tábuas (d, e), placas (e), quartos (g) e lajes ( h)

Figura 6

A madeira serrada possui os seguintes elementos:rosto, borda, bunda, borda . ( Indique no cartaz. A madeira compensada é amplamente utilizada como material estrutural.)

o Como é obtido?

Ao colar três ou mais folhas finas de madeira umas sobre as outras -folheado . Folheado traduzido do alemão - "lasca“O folheado é cortado (descascado) faca afiada uma descascadora especial durante a rotação de uma tora com cerca de 2,0 m de comprimento (Fig. 7). Nesse caso, a tora, como um rolo, é enrolada em uma fita folheada. A tira folheada é cortada em folhas quadradas, que são secas em secadores, untadas com cola e empilhadas umas sobre as outras de modo que a direção das fibras nelas contidas seja perpendicular entre si. As folhas são coladas sob pressão. É assim que você consegue madeira compensada.

O compensado é mais resistente que a madeira, quase não seca e não racha, dobra bem e é processado.

o Onde é usado?

Na construção, na fabricação de móveis, na engenharia mecânica, na construção de aeronaves.

o Você provavelmente já ouviu a palavra aglomerado, o que significa?

Aglomerados de madeira. São obtidos por prensagem e colagem de madeira picada na forma de aparas, serragem, pó de madeira. As placas são feitas com uma espessura de cerca de 10 a 26 mm. Eles são duráveis, quase não deformam e são bem processados ​​​​com ferramentas de corte.

o De que são feitos?

Móveis, portas, divisórias, paredes, pisos. Porém, com o tempo, liberam substâncias nocivas à saúde, por isso é indesejável seu uso em instalações residenciais.

o O que é DVP?

Placas de fibra de madeira. Eles são prensados ​​​​na forma de folhas cozidas no vapor e trituradas em fibras individuais de polpa de madeira. Eles têm uma agradável cor cinza, superfícies planas, dobram-se como madeira compensada. Aplique-os para decoração de interior instalações: revestimento de paredes, tetos, pisos, na produção de móveis, portas.

óQual é a desvantagem comum do compensado, aglomerado e fibra?

Eles têm medo da umidade.

III. Parte prática

1. Corte de alunos com uma faca comum uma barra de madeira macia (pinho, tília) ao longo e através das fibras. Como resultado desta operação, chegam à conclusão de que a madeira é facilmente dividida ao longo das fibras com pouco esforço, e através dela é impossível, mesmo com grande esforço.

2. Os alunos tentam identificar espécies de madeira a partir de amostras, considerando amostras de madeira serrada, compensado, aglomerado e fibra.

Eles verificam se as amostras são facilmente processadas com alguma ferramenta (lima, serra, etc.).

4. Parte final.

Resuma a aula, marque os alunos mais ativos durante a discussão da matéria.

Limpe a oficina.

| Vida útil |

madeira como materiais naturais

Espécies de madeira
Madeira tratada termicamente (fumada)

Madeira- material tradicional para fabricação revestimentos de piso que incluem parquet, tábua de parquete e uma placa sólida. Entende-se por madeira o corpo das plantas lenhosas e arbustivas, rodeado de câmbio e casca.

A textura e o padrão de superfície dos produtos de madeira para opções diferentes corte-a. Acredita-se que do ponto de vista estético, o valor da madeira é tanto maior quanto mais uniforme for a estrutura das camadas anuais e menor for a diferença na largura das camadas individuais.

Do ponto de vista de serrar madeira, são considerados três tipos principais: transversal (ou final); radial; tangencial.

Utilização para a produção dos materiais de construção descritos (parquete, tábuas de madeira maciça e tábuas de parquete) madeira natural determina a transferência das vantagens e desvantagens deste material natural para as propriedades do piso. A maior dificuldade é criada pela dependência das dimensões geométricas dos produtos das condições de temperatura e umidade de armazenamento, transporte, instalação e operação. Neste sentido, para além da embalagem adequada e do cumprimento das condições de armazenamento e transporte, existem certas restrições quanto à temperatura e humidade das instalações (incluindo estruturas de fechamento - base e paredes) durante a colocação e operação do parquet.

As mesmas considerações determinam principalmente a escolha das faixas de tamanho dos produtos, incluindo a relação entre comprimento e largura e espessura, parâmetros de estaca-prancha e tolerâncias para precisão de usinagem durante o processo de fabricação. A qualidade dos pisos de madeira natural depende do tipo de madeira, das condições de crescimento, processamento e operação.

cor de madeira(Fig. 4) se deve aos taninos, corantes, substâncias resinosas e seus óxidos nele contidos e depende do tipo de árvore, sua idade, composição do solo e condições climáticas a área onde cresceu. Com o tempo, a cor da madeira muda, parece patinada, o que, por um lado, cria uma aura de antiguidade e, por outro, dificulta a reparação do pavimento associada à substituição de tábuas individuais.

textura de madeira- É um padrão natural formado pelas fibras e camadas da madeira e pelas peculiaridades de sua estrutura. Depende da localização das fibras de madeira, da visibilidade das camadas anuais, cores madeira, número e tamanho dos raios do núcleo. O tipo de madeira é determinado pela cor e textura.

dureza da madeira depende principalmente do tipo de madeira e também, em grande medida, das condições de crescimento das árvores, umidade, etc. Dentro de uma mesma espécie, a dispersão de valores pode ser muito significativa. Normalmente, os valores médios de dureza relativa segundo Brinell são indicados em percentagem em relação ao carvalho, a dureza relativa do carvalho é considerada 100%.
A dureza Brinell é determinada pressionando uma esfera de aço endurecido com um diâmetro de 10 mm no corpo de prova com uma certa força. Em seguida, mede-se o furo formado e calcula-se o valor da dureza Brinell (quanto menor o furo, mais dura é a madeira). Quanto mais dura for a madeira, maior será o número nesta escala.

A madeira é um material higroscópico, que tem a propriedade de absorver a umidade do ambiente e distribuí-la. Sua umidade muda com as mudanças nas características climáticas do ar circundante. Por exemplo, com uma umidade relativa de 50% e uma temperatura de +20 °C, o teor de umidade de equilíbrio da madeira será de 9%, com uma umidade do ar de 30% e uma temperatura de +25 °C, este valor é 5 %. A taxa de mudança no teor de umidade da madeira depende da espécie.

Quando o teor de umidade da madeira muda, as dimensões lineares das tábuas também mudam, caracterizadas por coeficiente de expansão linear. Este indicador é expresso como uma percentagem da largura da barra.

O diagrama (Fig. 3) apresenta dados sobre a variação da largura da prancha dependendo do tipo de madeira quando o teor de umidade da madeira muda em 1%.

Usando este coeficiente, é possível calcular a deformação teórica colocação de parquete(a deformação real, via de regra, acaba sendo menor que a calculada).

A deformação da madeira, que é um material anisotrópico, ocorre de forma desigual em diferentes direções e depende do tipo de corte e da presença de tensões residuais após a secagem.

Deve-se notar também que com umidade interna normal (40-65% de umidade é considerada a norma), há mudanças lineares significativas em parquet seco de qualidade não ocorrerá, ou seja, a qualidade da secagem depende de como o piso em parquet se comportará durante o seu funcionamento, da sua durabilidade. Bons resultados, do ponto de vista de minimização de tensões residuais, são obtidos por secagem a vácuo ou a vácuo-convectiva.

O teor de umidade da prancha de madeira de acordo com GOST 862.1-85 quando enviado ao consumidor deve ser de 9±3%. Essa umidade é ideal do ponto de vista da manutenção das dimensões geométricas do parquet. Em condições normais de funcionamento, 19% de humidade da madeira corresponde a 55% de humidade relativa do ar a 20°C.

Uma árvore recém-cortada pode ter um teor relativo de umidade da madeira de 50-70%. Existir várias maneiras secagem de madeira, incl. ar quente, microondas e câmaras de vácuo. Durante processo tecnológicoé importante não só levar o teor de humidade da madeira ao valor pretendido (9 ± 3%), mas também não criar tensões residuais, que podem posteriormente levar ao empenamento do parquet ou à sua fissuração.

Deve ser entendido que mesmo o parquet bem seco reagirá às mudanças na umidade do ambiente. Mas, ao mesmo tempo, as mudanças que ocorrem nele não serão críticas se a umidade relativa e a temperatura do ambiente corresponderem às condições normais.

Com base em comum raças diferentes critérios de avaliação da madeira, é possível definir características que são transformadas em propriedades de consumo de produtos de madeira, e compilar a tabela correspondente ("Propriedades das madeiras de diversas espécies utilizadas na produção de parquet", ver link no CD-ROM abaixo). Como critérios de avaliação das propriedades da madeira são utilizados os seguintes:

• dureza e resistência ao estresse, afetando a resistência ao desgaste - a vida útil do piso em parquet;
• estabilidade e grau de retração, que caracterizam a reação da madeira às mudanças de temperatura e umidade e determinam, entre outras coisas, a compatibilidade de diferentes espécies nas estruturas do parquet artístico;
• o grau de oxidação, que determina a estabilidade da cor da madeira durante a operação;
• a expressividade da textura que caracteriza as propriedades estéticas da superfície da madeira.

Proteção de madeira implica uma gama relativamente ampla de medidas e meios destinados a evitar o impacto sobre ele de influências que o destroem ou alteram suas características em uma direção indesejável. Trata-se, antes de mais nada, de proteção contra a umidade, que envolve a aplicação de vernizes, mastiques de cera ou óleos na superfície da árvore (com impregnação até certa profundidade). A proteção contra umidade durante o armazenamento e transporte envolve o uso de embalagens apropriadas que protejam tanto contra umidade quanto contra umidade. influências mecânicas durante o transporte.

Para certas condições de operação, é fornecida a impregnação da madeira com agentes pirofóbicos e anti-sépticos.

Para aumentar a dureza da madeira na fabricação de determinados tipos de revestimentos para pisos, ela é submetida a uma prensagem especial, que aumenta a densidade. camadas superficiais. Para tipos de revestimentos de piso como parquet e pronto-parquet, é utilizada uma estrutura multicamadas na sub-base do material com fixação mutuamente perpendicular das camadas, o que ajuda a aumentar a estabilidade das dimensões geométricas dos elementos do piso.

E, por fim, a tarefa de proteger a madeira natural é manter as condições normais de funcionamento dos revestimentos para pisos feitos a partir dela. Pois apesar de todos os revestimentos protetores e medidas para impermeabilização de pisos, valorizamos o natural pisos de madeira, entre outras coisas, pela sua capacidade de "respirar", ou seja, fornecer troca de umidade com o ar circundante. Umidade excessiva ou vice-versa, o ar seco é prejudicial para nós e também para os produtos naturais de madeira que utilizamos. Deve-se ter em mente, no entanto, que nem a embalagem utilizada nem qualquer Revestimentos protectores usados ​​​​para pisos não oferecem resistência total à umidade.

Palestra #1

Propriedades da madeira como material estrutural.

Tipos e propriedades do compensado para construção.

Proteção estruturas de madeira da decadência e do fogo.

Nosso país é o primeiro do mundo em número de áreas florestais, que ocupam quase metade do território da Rússia - aproximadamente 12,3 milhões de km2. A maior parte das florestas da Rússia, cerca de 3/4, está localizada nas regiões da Sibéria, Extremo Oriente, nas regiões norte da parte europeia do país. As espécies predominantes são as coníferas: 37% das florestas são lariços, 19% são pinheiros, 20% são abetos e abetos, 8% são cedros. As madeiras nobres ocupam cerca de ¼ da nossa área florestal. A espécie mais comum é a bétula, que ocupa cerca de 1/6 da área total da floresta.

As reservas de madeira nas nossas florestas são de cerca de 80 mil milhões de m3. Cerca de 280 milhões de m3 são colhidos anualmente. madeira comercial, ou seja, adequada para fabricação de estruturas e produtos. No entanto, esta quantidade está longe de esgotar o crescimento natural anual da madeira em áreas remotas da Sibéria e do Extremo Oriente.

A madeira colhida na forma de troncos de comprimento padrão é entregue por transporte rodoviário, ferroviário e aquaviário ou por rafting ao longo de rios e lagos para empresas de marcenaria. Lá são feitos materiais serrados, compensados, painéis à base de madeira, estruturas e peças de construção. Durante a exploração madeireira e processamento de madeira, um grande número de desperdício, uso eficaz que são de grande importância económica. A produção de painéis isolantes de fibra e aglomerados a partir de resíduos de madeira, amplamente utilizados na construção, economiza uma grande quantidade de madeira industrial.

A madeira conífera é utilizada na fabricação dos principais elementos das estruturas de madeira e detalhes de construção. Troncos retos e altos arvores coníferas com um pequeno número de nós permitem obter madeira reta com um número limitado de defeitos. A madeira macia contém resinas, o que a torna mais resistente à umidade e à decomposição do que a madeira dura.

A maioria das madeiras nobres são menos retas, têm mais nós e são mais propensas a apodrecer do que as madeiras macias. Quase nunca é utilizado para a fabricação dos principais elementos de madeira estruturas de construção.

A madeira de carvalho se destaca entre as madeiras nobres por sua maior resistência e resistência ao apodrecimento. No entanto, devido à escassez e alto custoé usado apenas para acessórios pequenos.

A madeira de bétula também é uma madeira dura. É utilizado principalmente na fabricação de compensados ​​​​para construção. Precisa de proteção contra a decomposição.

estrutura de madeira

Como resultado origem vegetal a madeira tem uma estrutura fibrosa em camadas tubulares. A maior parte da madeira é constituída por fibras de madeira localizadas ao longo do tronco. Eles consistem em conchas ocas alongadas de células mortas (traqueídeos, com cerca de 3 mm de comprimento) de substâncias orgânicas (celulose e legnina).

As fibras da madeira estão dispostas em camadas concêntricas em torno do eixo do tronco, que são chamadas de camadas anuais, pois cada camada cresce durante o ano. Eles são claramente visíveis na forma de uma fileira de anéis em cruzamentos tronco, especialmente árvores coníferas. Pelo número deles, você pode determinar a idade da árvore.

Cada camada anual consiste em duas partes. Camada interna(mais larga e mais leve) consiste em madeira macia e precoce formada na primavera, quando a árvore está crescendo rapidamente. As células da madeira primitiva têm paredes mais finas e cavidades largas. As células tardias da madeira têm paredes mais espessas e cavidades estreitas. A resistência e a densidade da madeira dependem do conteúdo relativo de madeira tardia nela.

A parte central dos troncos de madeira conífera tem mais cor escura, contém mais resina e é chamado de núcleo. Depois vem o alburno e por fim a casca.

Além disso, a madeira possui vigas centrais horizontais, núcleo macio, passagens de resina e nós.

Variedade, defeitos e qualidade da madeira

A madeira obtida pela construção é dividida em redondo E serrado.

Madeira redonda, também chamadas de toras, são partes de troncos de árvores com pontas suavemente serradas. As toras têm formato truncado-cônico natural. Uma diminuição em sua espessura ao longo do comprimento é chamada de corrida. Em média, o lance é de 0,8 cm por 1 m de comprimento (para lariço 1 cm por 1 m de comprimento) de tora. As toras médias têm espessura de 14 a 24 cm, as grandes - até 26 cm. As toras com espessura de 13 cm ou menos são utilizadas para estruturas de construção temporárias.

madeira serrada obtido como resultado do corte longitudinal de toras em estruturas de serraria ou serras circulares. Eles têm uma seção retangular ou quadrada. Os lados mais largos da madeira são chamados de camadas e os estreitos são chamados de bordas. A madeira tem comprimento padrão de 1 a 6,5 ​​m com gradação a cada 0,25 m. A largura da madeira serrada varia de 75 a 275 mm, espessura - de 16 a 250 mm.

A qualidade dos produtos de madeira é determinada principalmente pelo grau de uniformidade da estrutura da madeira, da qual depende a sua resistência. O grau de homogeneidade da madeira é determinado pelo tamanho e número de áreas onde a homogeneidade da sua estrutura é quebrada e a resistência é reduzida. Tais áreas são chamadas vícios.

Os principais defeitos inaceitáveis ​​​​da madeira são: podridão, buracos de minhoca e fissuras nas zonas de lascas das juntas.

Os defeitos mais comuns e inevitáveis ​​​​da madeira são os nós - restos crescidos dos antigos galhos de uma árvore. Os nós são aceitáveis ​​com falhas limitadas.

A inclinação das fibras (oblíqua) em relação ao eixo do elemento também é aceitável com defeito limitado. É formado a partir do arranjo helicoidal natural das fibras do tronco, bem como ao serrar toras por seu descontrole.

Rachaduras que ocorrem quando a madeira seca também estão entre os defeitos permitidos de forma limitada.

Os defeitos também incluem núcleo mole, queda de nós e outras violações menos comuns da uniformidade da estrutura da madeira.

A qualidade da madeira é determinada pelo grau (seletivo, I, II, III, IV), estabelecido em função do tipo, tamanho, localização e número de defeitos. A madeira para elementos portantes de estruturas de madeira deve atender aos requisitos dos graus I, II e III.

MadeiraEUvariedades usado nos elementos de tensão tensionados mais críticos. Estas são hastes e placas tensionadas separadas de zonas tensionadas de vigas coladas com uma altura de seção superior a 50 cm

Corte transversal ≤ 7%.

d ≤ 1/4 b .

MadeiraIIvariedades usado em elementos de compressão e flexão. São hastes comprimidas separadas, placas das zonas extremas de vigas coladas com altura inferior a 50 cm; tábuas da zona extrema comprimida e da zona esticada localizadas acima das tábuas de 1º grau em vigas coladas com altura superior a 50 cm, tábuas das zonas extremas das hastes coladas comprimidas, dobradas e curvadas comprimidas.

Inclinação ≤10%.

O diâmetro total dos nós em um comprimento de 20 cm d ≤ 1/3 b .

MadeiraIIIvariedadesé usado em elementos comprimidos, dobrados e dobrados-comprimidos, colados, médios e menos tensionados, bem como em elementos de baixa crítica de decks e sarrafos.

Inclinação ≤12%.

O diâmetro total dos nós em um comprimento de 20 cm d ≤ 1/2 b .

propriedades da madeira

Propriedades físicas

Densidade. A madeira pertence à classe dos materiais estruturais leves. Sua densidade depende do volume relativo dos poros e do seu teor de umidade. A densidade padrão da madeira deve ser determinada com um teor de umidade de 12%. A madeira recém-cortada tem densidade de 850 kg/m3. A densidade calculada da madeira de coníferas na composição de estruturas em ambientes com umidade do ar padrão de 12% é considerada igual a 500 kg / m3., Em ambientes com umidade do ar superior a 75% e ao ar livre - 600 kg/m3.

expansão térmica. A expansão linear durante o aquecimento, caracterizada pelo coeficiente de expansão linear, na madeira é diferente ao longo e em ângulo com as fibras. Coeficiente de expansão linear α ao longo das fibras é (3 ÷ 5) ∙ 10-6, o que permite construir edifícios de madeira sem juntas de expansão. Nas fibras da madeira, esse coeficiente é 7 a 10 vezes menor.

Condutividade térmica a madeira devido à sua estrutura tubular é muito pequena, principalmente nas fibras. Coeficiente de condutividade térmica da madeira seca através das fibras λ ≈ 0,14W/m∙ºС. Uma viga de 15 cm de espessura é equivalente em condutividade térmica parede de tijolos 2,5 tijolos de espessura (51 cm) vontade, bem como ao serrar toras em decorrência de sua fuga.

barbatanas, serrarias. .- termina. nivaniya do que agulhas.

Capacidade de calor madeira é significativo, o coeficiente de capacidade térmica da madeira seca é C \u003d 1,6KJ/kg ∙ºС.

Outra propriedade valiosa da madeira é sua resistência a diversos ambientes agressivos químicos e biológicos. É um material quimicamente mais resistente que o metal e o concreto armado. Em temperaturas normais, os ácidos fluorídrico, fosfórico e clorídrico (baixa concentração) não destroem a madeira. A maioria dos ácidos orgânicos não enfraquece a madeira em temperaturas normais, por isso é frequentemente usado para estruturas em ambientes quimicamente agressivos.

Propriedades mecânicas da madeira

Força. A madeira pertence a materiais de média resistência, porém sua resistência relativa, dada a baixa densidade, permite compará-la com o aço.

A madeira é um material anisotrópico, portanto sua resistência depende da direção das forças em relação às fibras. Sob a ação de forças ao longo das fibras, as membranas celulares funcionam nas condições mais favoráveis ​​e a madeira apresenta maior resistência.

A resistência média à tração da madeira de pinho sem defeitos ao longo das fibras é:

Em tensão - 100 MPa.

Ao dobrar - 80 MPa.

Em compressão - 44 MPa.

Na tração, compressão e cisalhamento nas fibras, esse valor não ultrapassa 6,5 ​​MPa. A presença de defeitos reduz significativamente (~30%) a resistência da madeira à compressão e flexão e principalmente (~70%) à tração. A duração da carga afeta significativamente a resistência da madeira. Sob carregamento infinitamente longo, sua resistência é caracterizada pelo limite de resistência de longo prazo, que é de apenas 0,5 da resistência à tração sob carregamento padrão. A maior resistência, 1,5 vezes maior que a de curto prazo, a madeira apresenta as menores cargas de choque e explosivas. Cargas de vibração que fazem com que as tensões mudem de sinal reduzem sua resistência.

Dureza da madeira(seu grau de deformabilidade sob a ação da carga) depende significativamente da direção de ação das cargas em relação às fibras, da sua duração e do teor de umidade da madeira. A rigidez é determinada pelo módulo de elasticidade E.

Para coníferas ao longo das fibras E = 15.000 MPa.

No SNiP II-25-80, o módulo de elasticidade para qualquer tipo de madeira é Eo = 10.000 MPa. E90 = 400MPa.

No alta umidade, temperatura, e também sob a ação combinada de cargas permanentes e temporárias, o valor de E é reduzido pelos coeficientes das condições de operação mv, mt, md< 1.

Influência da umidade. Uma mudança na umidade na faixa de 0% a 30% leva a uma diminuição da resistência da madeira em 30% do máximo. Uma nova mudança na umidade não leva a uma diminuição na resistência da madeira.

Uma mudança transversal na umidade (encolhimento e inchaço) leva ao empenamento da madeira. O maior encolhimento ocorre ao longo das fibras, perpendicularmente às camadas anuais. As deformações de contração desenvolvem-se de forma desigual da superfície para o centro. Durante a retração, não apenas aparecem empenamentos, mas também rachaduras de retração.

Para comparar a resistência e a rigidez da madeira, é definido um teor de umidade padrão de 12%.

B12 = peso corporal,

onde α é o fator de correção, em compressão e flexão α = 0,04.

Efeito de temperatura. À medida que a temperatura aumenta, a resistência à tração e o módulo de elasticidade diminuem e a fragilidade da madeira aumenta. A resistência à tração da madeira Gt na temperatura t variando de 10 a 30 °C pode ser determinada com base na sua resistência inicial - G20 na temperatura de 20 °C, levando em consideração o fator de correção β = 3,5 MPa.

Gt \u003d G20 - β (t-20).

Contraplacado de construção

O compensado de construção é um material pré-fabricado à base de madeira. Consiste, via de regra, em um número ímpar de camadas finas - folheados. As fibras das facetas adjacentes estão dispostas em direções perpendiculares entre si.

O SNiP II-25-80 para o projeto de estruturas de madeira recomenda os seguintes tipos de compensado impermeável como construção:

1. Marca de compensado FSF colado com adesivos de fenol-formaldeído. Este compensado é produzido:

De madeira de bétula (5 e 7 camadas, 5 - 8 mm de espessura e mais).

De madeira de lariço (7 camadas, 8 mm de espessura ou mais).

Folhas de compensado com espessura superior a 15 mm são chamadas de placas de compensado. A resistência ao cisalhamento do compensado em um plano perpendicular à chapa é cerca de 3 vezes maior que a resistência da madeira ao cisalhar ao longo das fibras, o que é sua importante vantagem.

O módulo de elasticidade do compensado de bétula ao longo das fibras é de 90% e transversalmente - 60% do módulo de elasticidade da madeira ao longo das fibras. Os módulos de elasticidade do compensado de larício são 70% e 50% do Eo da madeira, respectivamente.

1. Contraplacado banelizado (FBS) difere do compensado FSF porque suas camadas externas são impregnadas com resinas solúveis em álcool resistentes à água. Tem uma espessura de 7 a 18 m, sua resistência ao longo das fibras é 2,5 vezes maior e transversalmente 2 vezes maior que a resistência madeira macia ao longo das fibras. É aplicado em condições de humidade especialmente adversas.

Apodrecimento e proteção de estruturas de madeira contra decomposição

apodrecendo- esta é a destruição da madeira pelos organismos vegetais mais simples - fungos destruidores de madeira. Alguns fungos infectam árvores ainda em crescimento e secas na floresta. Os cogumelos de armazém destroem a madeira durante o seu armazenamento em armazéns. Cogumelos domésticos - (merilius, poria, etc.) destroem a madeira das estruturas dos edifícios durante a operação.

Os cogumelos se desenvolvem a partir de células - esporos, que são facilmente transportados pelo movimento do ar. Ao crescer, os esporos formam um corpo frutífero e o micélio do fungo - uma fonte de novos esporos.

Proteção contra apodrecimento

1. Esterilização de madeira durante a secagem em alta temperatura. Aquecimento da madeira a t > 80°C, o que leva à morte de esporos de fungos, micélios e corpos frutíferos do fungo.

2. Proteção estrutural assume um modo de operação quando o teor de umidade da madeira W<20% (наименьшая влажность при которой могут расти грибы).

2.1. Proteção da madeira da umidade atmosférica- impermeabilização de revestimentos, inclinação necessária da cobertura.

2.2. Proteção contra condensação- barreira de vapor, ventilação de estruturas (ar de secagem).

2.3. Proteção contra umedecimento por umidade capilar (do solo)- dispositivo de impermeabilização. As estruturas de madeira devem assentar sobre uma fundação (com isolamento betuminoso ou de feltro) pelo menos 15 cm acima do solo ou do chão.

3. Proteção química contra decomposição necessário quando a umidade da madeira é inevitável. A proteção química consiste na impregnação com substâncias tóxicas aos cogumelos - anti-sépticos.

Anti-sépticos solúveis em água(fluoreto de sódio, silicofluoreto de sódio) são substâncias que não possuem cor nem odor, inofensivas ao ser humano. Usado dentro de casa.

Anti-sépticos oleosos- são óleos minerais (carvão, antroceno, xisto, creosoto de madeira, etc.). Não se dissolvem na água, mas são prejudiciais ao homem, por isso são utilizados em estruturas ao ar livre, no solo, acima da água.

A impregnação é realizada em autoclaves sob alta pressão (até 14 MPa).

Proteção contra besouros moedores– aquecimento até t>80oC ou fumigação com gases tóxicos como hexaclorano.

Combustão e proteção de estruturas de madeira contra fogo

É caracterizado por um limite de resistência ao fogo (cerca de 40 minutos para uma viga de 17 x 17 cm, carregada com uma tensão de 10 MPa.).

Proteção

1. Construtivo. Eliminação de condições favoráveis ​​a incêndios.

2. Químico(impregnação ou pintura à prova de fogo). impregnado com substâncias chamadas retardadores de chamas(por exemplo, sal de amônio, ácido fosfórico e sulfúrico). A impregnação é realizada em autoclaves simultaneamente ao tratamento anti-séptico. Quando aquecidos, os retardadores de chama derretem, formando uma película retardadora de fogo. A coloração protetora é realizada com composições à base de vidro líquido, superflúor, etc.

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Madeira como material de construção

Nosso país é o primeiro do mundo em número de áreas florestais, que ocupam quase metade do território da Rússia - aproximadamente 12,3 milhões de km 2. A maior parte das florestas da Rússia, cerca de 3/4, está localizada nas regiões da Sibéria, no Extremo Oriente, nas regiões do norte da parte europeia do país. As espécies predominantes são as coníferas: 37% das florestas são lariços, 19% são pinheiros, 20% são abetos e abetos, 8% são cedros. As espécies caducifólias ocupam cerca de ¼ da área das nossas florestas. A espécie mais comum é a bétula, que ocupa cerca de 1/6 da área total da floresta.

As reservas de madeira nas nossas florestas são de cerca de 80 mil milhões de m 3 . Cerca de 280 milhões de m3 são colhidos anualmente. madeira comercial, ou seja, adequado para a fabricação de estruturas e produtos. No entanto, esta quantidade está longe de esgotar o crescimento natural anual da madeira em áreas remotas da Sibéria e do Extremo Oriente.

A madeira colhida na forma de troncos de comprimento padrão é entregue por transporte rodoviário, ferroviário e aquaviário ou por rafting ao longo de rios e lagos para empresas de marcenaria. Lá são feitos materiais serrados, compensados, painéis à base de madeira, estruturas e peças de construção. Durante a exploração madeireira e o beneficiamento da madeira, é gerada uma grande quantidade de resíduos, cujo aproveitamento eficiente é de grande importância econômica nacional. A produção de painéis isolantes de fibra e aglomerados a partir de resíduos de madeira, amplamente utilizados na construção, economiza uma grande quantidade de madeira industrial.

A madeira de coníferas é utilizada na fabricação dos principais elementos de estruturas de madeira e peças de construção. Troncos retos e altos de árvores coníferas com pequeno número de nós permitem a obtenção de madeira reta e com número limitado de defeitos. A madeira macia contém resinas, o que a torna mais resistente à umidade e à decomposição do que a madeira dura.

A maioria das madeiras nobres são menos retas, têm mais nós e são mais propensas a apodrecer do que as madeiras macias. Quase nunca é utilizado para a fabricação dos principais elementos das estruturas de construção em madeira.

A madeira de carvalho se destaca entre as madeiras nobres por sua maior resistência e resistência ao apodrecimento. Porém, devido à escassez e ao alto custo, é utilizado apenas para pequenas conexões.

A madeira de bétula também é uma madeira dura. É utilizado principalmente na fabricação de compensados ​​​​para construção. Precisa de proteção contra a decomposição.

Vantagens e desvantagens da madeira material de construção.

A madeira, tal como outros materiais de construção, tem as suas vantagens e desvantagens.

Vantagens:

Disponibilidade de uma ampla base de matérias-primas constantemente renováveis;

Densidade relativamente baixa;

Alta resistência específica - a relação entre a resistência à tração ao longo das fibras e a densidade: 100/500 = 0,2 (aproximadamente igual ao aço);

Resistência à agressão salina, aos efeitos de outros ambientes quimicamente agressivos;

Compatibilidade biológica com humanos e animais - os edifícios de madeira têm o melhor microclima;

Altas propriedades estéticas e acústicas são as melhores salas de concerto países revestidos de madeira;

Baixo coeficiente de condutividade térmica através das fibras - uma parede de madeira com 200 mm de largura equivale em condutividade térmica a uma parede de tijolo com 640 mm de largura;

Baixo coeficiente de dilatação linear ao longo das fibras - em construções de madeira não há necessidade de dispor juntas de dilatação e suportes móveis;

Processamento mecânico menos trabalhoso, possibilidade de criação de estruturas curvas coladas.

Imperfeições:

Anisotropia da estrutura da madeira;

Suscetibilidade ao apodrecimento e danos causados ​​por besouros carpinteiros;

Combustibilidade em situação de incêndio;

Mudar características físicas e mecânicas sob influência vários fatores(umidade, temperatura);

Encolhimento, inchaço, empenamento e fissuras sob a influência de influências atmosféricas;

A presença de defeitos (nós, oblíquos e outros), reduzindo significativamente a qualidade dos produtos e estruturas;

Variedade limitada de madeira.

estrutura de madeira

Por ser de origem vegetal, a madeira apresenta uma estrutura tubular fibrosa em camadas. A maior parte da madeira é constituída por fibras de madeira localizadas ao longo do tronco. Eles consistem em conchas ocas alongadas de células mortas (traqueídeos, com cerca de 3 mm de comprimento) de substâncias orgânicas (celulose e legnina).

As fibras de madeira estão dispostas em camadas concêntricas em torno do eixo do tronco, que são chamadas de camadas anuais, porque. cada camada cresce ao longo de um ano. Eles são claramente visíveis na forma de uma série de anéis nas seções transversais do tronco, especialmente nas coníferas. Pelo número deles, você pode determinar a idade da árvore.

Cada camada anual consiste em duas partes. A camada interna (mais larga e mais leve) consiste em madeira macia e precoce, formada na primavera, quando a árvore está crescendo rapidamente. As células da madeira primitiva têm paredes mais finas e cavidades largas. As células tardias da madeira têm paredes mais espessas e cavidades estreitas. A resistência e a densidade da madeira dependem do conteúdo relativo de madeira tardia nela.

A parte central dos troncos de madeira macia é de cor mais escura, contém mais resina e é chamada de núcleo. Depois vem o alburno e por fim a casca.

Além disso, a madeira possui vigas centrais horizontais, núcleo macio, passagens de resina e nós.

A madeira obtida na construção divide-se em redonda e serrada.

Madeira redonda, também chamada de tora, são partes de troncos de árvores com pontas suavemente serradas. Têm comprimento padrão de 3 a 6,5 ​​m com gradação a cada 0,5 m.As toras apresentam formato truncado-cônico natural. Uma diminuição em sua espessura ao longo do comprimento é chamada de corrida. Em média, o lance é de 0,8 cm por 1 m de comprimento (para lariço 1 cm por 1 m de comprimento) de tora. As toras médias têm espessura de 14 a 24 cm, as grandes - até 26 cm. As toras com espessura de 13 cm (material rodante) ou menos são utilizadas para estruturas de construção temporárias. A madeira redonda, dependendo da qualidade, é subdividida em 1,2 e 3 graus.

A madeira serrada é obtida a partir do corte longitudinal de toras em serras ou serras circulares. A madeira serrada é dividida de acordo com a natureza do processamento: afiada (serrada em 4 lados ao longo de todo o comprimento); minguar (parte da superfície não é serrada em todo o comprimento devido ao escorrimento da tora); não cortado (duas bordas não são serradas).

A madeira retangular é dividida em tábuas, barras e vigas. Os lados mais largos da madeira são chamados de camadas e os estreitos são chamados de bordas. A madeira tem comprimento padrão de 1 a 6,5 ​​m com gradação a cada 0,25 m. A largura da madeira varia de 75 a 275 mm, espessura - de 16 a 250 mm. De acordo com a qualidade da madeira e do processamento, as tábuas e barras são divididas em cinco graus (seletivo, 1, 2, 3, 4º) e as barras em quatro (1, 2, 3, 4º).

Densidade. A madeira pertence à classe dos materiais estruturais leves. Sua densidade depende do volume relativo dos poros e do seu teor de umidade. A densidade padrão da madeira deve ser determinada com um teor de umidade de 12%. A madeira recém-cortada tem uma densidade de 850 kg/m 3 . A densidade calculada da madeira de coníferas na composição de estruturas em ambientes com umidade padrão do ar de 12% é considerada igual a 500 kg / m 3., em ambiente com umidade do ar superior a 75% e ao ar livre - 600kg/m3.

expansão térmica. A expansão linear durante o aquecimento, caracterizada pelo coeficiente de expansão linear, na madeira é diferente ao longo e em ângulo com as fibras. O coeficiente de dilatação linear b ao longo das fibras é (3 h 5) 10-6, o que permite construir edifícios de madeira sem juntas de dilatação. Nas fibras de madeira, esse coeficiente é 7 a 10 vezes menor.

A capacidade calorífica da madeira é significativa, o coeficiente de capacidade calorífica da madeira seca é C = 1,6KJ/kg ºC.

Outra propriedade valiosa da madeira é sua resistência a diversos ambientes agressivos químicos e biológicos. É um material quimicamente mais resistente que o metal e o concreto armado. Em temperaturas normais, os ácidos fluorídrico, fosfórico e clorídrico (baixa concentração) não destroem a madeira. A maioria dos ácidos orgânicos não enfraquece a madeira em temperaturas normais, por isso é frequentemente usado para estruturas em ambientes quimicamente agressivos.

As propriedades mecânicas da madeira são caracterizadas por: resistência - capacidade de resistir à destruição por influências mecânicas; rigidez - capacidade de resistir a mudanças de tamanho e forma; dureza - capacidade de resistir à penetração de outro corpo sólido; resistência ao impacto - a capacidade de absorver trabalho no impacto.

A madeira é um material anisotrópico, portanto sua resistência depende da direção das forças em relação às fibras. Sob a ação de forças ao longo das fibras, as membranas celulares funcionam nas condições mais favoráveis ​​e a madeira apresenta maior resistência.

A resistência média à tração da madeira de pinho sem defeitos ao longo das fibras é:

Em tensão - 100 MPa.

Ao dobrar - 80 MPa.

Em compressão - 44 MPa.

Na tração, compressão e cisalhamento nas fibras, esse valor não ultrapassa 6,5 ​​MPa. A presença de defeitos reduz significativamente (~30%) a resistência da madeira à compressão e flexão e principalmente (~70%) à tração. Os principais defeitos inaceitáveis ​​​​da madeira são: podridão, buracos de minhoca e fissuras nas zonas de lascas das juntas.

Os defeitos mais comuns e inevitáveis ​​​​da madeira são os nós - restos crescidos dos antigos galhos de uma árvore. Os nós são aceitáveis ​​com falhas limitadas.

A duração da carga afeta significativamente a resistência da madeira. Sob carregamento infinitamente longo, sua resistência é caracterizada pelo limite de resistência de longo prazo, que é de apenas 0,5 da resistência à tração sob carregamento padrão. A maior resistência, 1,5 vezes maior que a de curto prazo, a madeira apresenta as menores cargas de choque e explosivas. Cargas de vibração que fazem com que as tensões mudem de sinal reduzem sua resistência.

A rigidez da madeira (seu grau de deformação sob a ação de uma carga) depende significativamente da direção de ação das cargas em relação às fibras, da sua duração e do teor de umidade da madeira. A rigidez é determinada pelo módulo de elasticidade E.

Para coníferas ao longo das fibras E = 15.000 MPa.

No SNiP II-25-80, o módulo de elasticidade para qualquer tipo de madeira é Eo = 10.000 MPa. E90 = 400MPa.

Em alta umidade, temperatura, bem como sob a ação combinada de cargas permanentes e temporárias, o valor de E diminui pelos coeficientes das condições de operação mv, mt, md< 1.

Influência da umidade. Uma mudança na umidade na faixa de 0% a 30% leva a uma diminuição da resistência da madeira em 30% do máximo. Uma nova mudança na umidade não leva a uma diminuição na resistência da madeira.

Uma mudança transversal na umidade (encolhimento e inchaço) leva ao empenamento da madeira. O maior encolhimento ocorre ao longo das fibras, perpendicularmente às camadas anuais. As deformações de contração desenvolvem-se de forma desigual da superfície para o centro. Durante a retração, não apenas aparecem empenamentos, mas também rachaduras de retração.

Para comparar a resistência e a rigidez da madeira, é definido um teor de umidade padrão de 12%.

B12 = peso corporal,

onde b é o fator de correção, em compressão e flexão b = 0,04.

O efeito da temperatura. À medida que a temperatura aumenta, a resistência à tração e o módulo de elasticidade diminuem e a fragilidade da madeira aumenta. A resistência à tração da madeira Gt a uma temperatura t variando de 10 a 30 ° C pode ser determinada com base em sua resistência inicial - G20 a uma temperatura de 20 ° C, levando em consideração o fator de correção β \u003d 3,5 MPa.

Gt = G20 - pol (t-20).

A madeira para elementos portantes de estruturas de madeira deve atender aos requisitos dos graus I, II e III.

A madeira grau I é utilizada nos elementos de tensão tensionados mais importantes. Estas são hastes e placas tensionadas separadas de zonas tensionadas de vigas coladas com uma altura de seção superior a 50 cm

Corte transversal? 7%.

O diâmetro total dos nós com comprimento de 20 cm d ? 1/4b.

A madeira grau II é usada em elementos comprimidos e dobráveis. São hastes comprimidas separadas, placas das zonas extremas de vigas coladas com altura inferior a 50 cm; tábuas da zona extrema comprimida e da zona esticada localizadas acima das tábuas de 1º grau em vigas coladas com altura superior a 50 cm, tábuas das zonas extremas das hastes coladas comprimidas, dobradas e dobradas de trabalho.

Oblíquo?10%.

O diâmetro total dos nós com comprimento de 20 cm d ? 1/3b.

A madeira de grau III é usada em elementos compactados, dobrados e dobrados com cola média menos tensionados, bem como em elementos de baixa crítica de decks e sarrafos.

Oblíquo?12%.

O diâmetro total dos nós com comprimento de 20 cm d ? 1/2b.

O compensado de construção é um material pré-fabricado à base de madeira. Consiste, via de regra, em um número ímpar de camadas finas - folheados. As fibras das facetas adjacentes estão dispostas em direções perpendiculares entre si.

O SNiP II-25-80 para o projeto de estruturas de madeira recomenda os seguintes tipos de compensado impermeável como construção:

1. Contraplacado de grau FSF colado com adesivos de fenol-formaldeído. Este compensado é produzido:

De madeira de bétula (5 e 7 camadas, 5 - 8 mm de espessura e mais).

De madeira de lariço (7 camadas, 8 mm de espessura ou mais).

Folhas de compensado com espessura superior a 15 mm são chamadas de placas de compensado. A resistência ao cisalhamento do compensado em um plano perpendicular à chapa é cerca de 3 vezes maior que a resistência da madeira ao cisalhar ao longo das fibras, o que é sua importante vantagem.

O módulo de elasticidade do compensado de bétula ao longo das fibras é de 90% e transversalmente - 60% do módulo de elasticidade da madeira ao longo das fibras. Os módulos de elasticidade do compensado de larício são 70% e 50% do Eo da madeira, respectivamente.

O compensado Banelizado (FBS) difere do compensado FSF porque suas camadas externas são impregnadas com resinas solúveis em álcool resistentes à água. Tem uma espessura de 7 a 18 m, sua resistência ao longo das fibras é 2,5 vezes maior e transversalmente 2 vezes maior que a resistência da madeira de coníferas ao longo das fibras. É aplicado em condições de humidade especialmente adversas.

O apodrecimento é a destruição da madeira pelos organismos vegetais mais simples - fungos destruidores de madeira. Alguns fungos infectam árvores ainda em crescimento e secas na floresta. Os cogumelos de armazém destroem a madeira durante o seu armazenamento em armazéns. Fungos domésticos - (merilius, poria, etc.) destroem a madeira das estruturas dos edifícios durante a operação. madeira para construção madeira compensada apodrecendo

Os cogumelos se desenvolvem a partir de células - esporos, que são facilmente transportados pelo movimento do ar. Ao crescer, os esporos formam um corpo frutífero e o micélio do fungo - uma fonte de novos esporos.

Proteção contra apodrecimento:

1. Esterilização da madeira no processo de secagem em alta temperatura. Aquecimento da madeira a t > 80 o C, o que leva à morte de esporos de fungos, micélio e corpos frutíferos do fungo.

2. A proteção estrutural assume um modo de operação quando o teor de umidade da madeira W<20% (наименьшая влажность при которой могут расти грибы).

2.1. Proteção da madeira da umidade atmosférica - impermeabilização de revestimentos, inclinação necessária da cobertura.

2.2. Proteção contra umidade condensada - barreira de vapor, ventilação de estruturas (ar de secagem).

2.3. Proteção contra umedecimento por umidade capilar (do solo) - dispositivo impermeabilizante. As estruturas de madeira devem assentar sobre uma fundação (com isolamento betuminoso ou de feltro) pelo menos 15 cm acima do solo ou do chão.

3. A proteção química contra o apodrecimento é necessária quando a umidade da madeira é inevitável. A proteção química consiste na impregnação com substâncias tóxicas para os cogumelos - anti-sépticos.

Os anti-sépticos solúveis em água (flúor, silicofluoreto de sódio) são substâncias que não apresentam cor nem odor, inofensivas ao homem. Usado dentro de casa.

Os anti-sépticos oleosos são óleos minerais (carvão, antrosceno, xisto, creosoto de madeira, etc.). Não se dissolvem na água, mas são prejudiciais ao homem, por isso são utilizados em estruturas ao ar livre, no solo, acima da água.

A impregnação é realizada em autoclaves sob alta pressão (até 14 MPa).

Proteção contra besouros moedores - aquecimento a t> 80 o C ou fumigação com gases venenosos como o hexaclorano.

É caracterizado por um limite de resistência ao fogo (cerca de 40 minutos para uma viga de 17 x 17 cm, carregada com uma tensão de 10 MPa.).

1. Construtivo. Eliminação de condições favoráveis ​​a incêndios.

2. Químico (impregnação ao fogo ou pintura). Eles estão impregnados com substâncias chamadas retardadores de chama (por exemplo, sal de amônio, ácido fosfórico e sulfúrico). A impregnação é realizada em autoclaves simultaneamente ao tratamento anti-séptico. Quando aquecidos, os retardadores de chama derretem, formando uma película retardadora de fogo. A coloração protetora é realizada com composições à base de vidro líquido, superflúor, etc.

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