ДРЕВЕСИНА, сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть стволов, ветвей и корней деревьев и кустарника. Состоит из бесчисленных трубковидных клеток с оболочками в основном из целлюлозы, прочно сцементированных пектатами кальция и магния в почти однородную массу. В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде – как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.
Источники. Хотя древесная ткань имеется и у папоротников, почти всю древесину люди получают из деревьев двух главных отделов царства высших растений – голосеменных и покрытосеменных. Голосеменные растения – очень древняя форма, представленная исключительно древесными видами, к которым относятся хвойные деревья («мягкие породы»), а именно сосна, ель, кедр, поставляющие основную часть древесины, используемой человечеством. Отдел же покрытосеменных отличается большим разнообразием и делится на два класса – однодольные и двудольные. Лишь некоторые из однодольных (бамбук, пальмы, юкка) дают древесную ткань, которая имеет ограниченное, в основном местное значение. Что же касается двудольных, то к этому классу относятся важные лиственные («твердые») породы – дуб, эвкалипт, клен, древесина которых особенно ценна для мебели, отделки интерьеров и пр.
Структура. Клетки древесины, как и клетки коры, возникают из многократно делящихся клеток прокамбия и камбия, которые составляют почти непрерывный слой образовательной ткани между корой и древесиной. Камбий возникает из клеток, отделившихся от конуса нарастания стебля или корня. Последний же берет начало в клеточно-образовательном центре зародыша в семени. В древесине имеются два класса клеток – паренхимные и прозенхимные. Паренхимные клетки обычно тонкостенные с простыми (неокаймленными) порами. В заболони они выполняют функцию физиологически активной живой ткани (обеспечивают хранение питательных веществ). Прозенхимные же клетки – толстостенные с окаймленными порами. Они теряют свой протопласт, когда вырастают и достигают окончательной толщины стенок, после чего превращаются в среду, проводящую жидкость и обеспечивающую опору.
Для древесины характерны годичные кольца, обусловленные изменениями размеров клеток и толщины их стенок в связи с изменениями условий роста. В зонах умеренного климата контраст колец связан с отличием «летней» древесины одного года от «весенней» следующего. По числу колец на уровне земли можно определить возраст дерева.
Химический состав. В состав древесины входит ряд сложных органических соединений. Полный химический анализ показывает, что она содержит около 50% углерода, 6% водорода и 44% кислорода. Стенка клетки имеет сетчатую структуру из взаимосвязанных длинноцепных молекул целлюлозы, наполненную другими углеводородами (гемицеллюлозами), а также лигнином и различными экстрактивными веществами. Цементирующим межклеточным веществом являются в основном пектаты кальция и магния, а в клеточных полостях, особенно в древесине лиственных пород, накапливаются смолы, камеди, жиры, таннины, пигменты и минеральные вещества. В состав древесины входит 45–60% целлюлозы, 15–35% лигнина и 15–25% гемицеллюлоз. Количество инородных, экстрактивных веществ в значительной мере зависит от породы и неодинаково в заболони и ядровой древесине. Содержание минеральных веществ (зольность) древесины обычно значительно меньше 1%.
Физические свойства. Относительная плотность древесины лежит в пределах от 0,1 (бальза) до ~1,3 (железное дерево и некоторые другие тропические породы). Относительная плотность большей части деловой древесины составляет 0,2–0,75, плотность – 190–850 кг/м3. Относительная плотность древесинного вещества равна приблизительно 1,5. Следовательно, лишь около 1/6 объема легкой деловой древесины составляет твердое вещество, тогда как в более тяжелых сортах на него приходится около половины объема. Относительная плотность может быть различной и для одной породы деревьев, что обусловлено переменчивостью условий произрастания. Так, для сосны длиннохвойной эта величина может составлять от 0,25 до 0,80 (среднее значение 0,53).
И древесина дерева на корню, и деловая древесина сильно поглощают воду, что обусловлено ее капиллярным строением. Свободная вода заполняет клеточные полости, а связанная удерживается за счет адсорбции в промежутках между волокнами. Когда вся свободная вода при сушке удалена, так что всю сосудистую систему заполняет связанная вода, древесина достигает точки насыщения волокон, что для большинства пород соответствует содержанию влаги около 28%. Дальнейшее удаление воды приводит к усадке, так как при десорбировании адсорбированной воды волокна сжимаются и просвет сосудов уменьшается.
В зависимости от наличия влаги древесина усаживается или разбухает. Усадка от точки насыщения волокон до состояния после сушки в печи максимальна (4–14%) в тангенциальном направлении (параллельно годичным кольцам), примерно вдвое меньше (2–8%) в радиальном направлении (поперек годичных колец) и практически отсутствует (0,1–0,2%) вдоль волокон. Тангенциальная, радиальная и объемная усадки приблизительно пропорциональны изменению влагосодержания древесины.
Механические свойства древесины тесно связаны с ее волоконно-клеточной структурой. Ее прочность максимальна вдоль и довольно низка поперек волокон. Предел прочности (отнесенный к единице массы) древесины при растяжении вдоль волокон в 40 раз, а при сжатии – в 3–4 раза больше, чем у стали. Предел прочности при сжатии вдоль волокон примерно в 6 раз, а при сдвиге – примерно в 4 раза больше, чем поперек волокон. Поскольку усилия сжатия и изгиба типичны для сооружений, древесина особенно подходит для использования в строительных конструкциях в качестве колонн и коротких балок. Почти все прочностные характеристики древесины изменяются пропорционально плотности и обратно пропорционально влагосодержанию ниже точки насыщения волокон. Наклон волокон, т.е. отклонение их направления от продольной оси, снижает прочность деревянного конструктивного элемента. Точно так же она снижается при наличии в досках и бревнах сучков, включенных частей ветвей, нарушающих или полностью прерывающих ход волокон. Однако в отсутствие растягивающих и изгибающих нагрузок небольшие сучки допустимы. Прочность древесины снижается также из-за повреждений гнилостными микроорганизмами и насекомыми.
Применение древесины. Применение в строительстве. Древесина применяется в строительстве в таких формах, как пиломатериалы прямоугольного сечения (брус, доски), шпон, фанера, железнодорожные шпалы, столбы, сваи, стойки, гонт и древесноволокнистые плиты. Больше всего потребляется пиломатериалов прямоугольного сечения. Их производят распиловкой бревен, затем отделывают до стандартной ширины и длины, сортируют по качеству, сушат и поставляют потребителям в необработанном с поверхности, обработанном или формованном виде. Фанеру изготавливают, склеивая нечетное число тонких слоев древесины (шпона) так, чтобы волокна соседних слоев были взаимно перпендикулярны. Фанерные панели отличаются от обычных пиломатериалов тем, что (наряду с отсутствием ограничений по ширине) их прочность более равномерна в разных направлениях, они лучше сопротивляются раскалыванию, а их размеры меньше изменяются в условиях переменной влажности.
Топливо и древесная масса. Применение древесины как топлива в масштабах всего мира имеет все еще очень важное значение. В высокоразвитых промышленных странах топливное потребление древесины на протяжении последних десятилетий непрерывно уменьшалось в связи с переходом на уголь, газ, нефть и электричество. Такая тенденция, по-видимому, сохранится и в будущем по мере того, как с дальнейшим развитием техники будут все более доступны другие виды топлива и источники тепла. Применение же древесины в виде древесной массы в последнее время, наоборот, непрерывно увеличивалось и, по прогнозам, будет продолжать увеличиваться в обозримом будущем. Древесина превращается в древесную массу механическим истиранием с применением воды или путем обработки химикатами, разрушающими лигниновую связь и освобождающими волокна. Затем древесная масса переделывается в различные виды бумаги, коробочный картон, древесноволокнистые плиты. После специальной обработки она используется как целлюлозное сырье для изготовления синтетических тканей и пластиков.
Усовершенствования технологии. Благодаря новым технологическим разработкам древесина стала шире использоваться в традиционных областях и нашла новые области применения. К таким достижениям относятся усовершенствования в технологии сушки, противогнилостная и противопожарная обработка, слоистые конструкции, сборные конструкции заводского изготовления, высокоэффективные столярные клеи. Достигнуты большие успехи в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в производстве таких материалов на основе химической переработки древесины, как синтетическое волокно, целлофан, спирт, дрожжи, древесноволокнистые плиты, древесина с полимерной пропиткой, древесный слоистый пластик и различные формованные изделия. Прогресс в области переработки и применения древесины явился стимулом к дальнейшему развитию лесного хозяйства. См. также ЦЕЛЛЮЛОЗА; ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ; ФАНЕРА; ДЕРЕВО; КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
ЛИТЕРАТУРА
Перелыгин Л.М. Древесиноведение. М., 1969
Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. М., 1986
СТРОЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ДЕРЕВА И ДРЕВЕСИНЫ
Дерево - прекрасный строительный и поделочный материал, оно обладает рядом ценных качеств: легко колется, пилится, режется, достаточно прочное и твердое, упругое, легко склеивается и наконец имеет небольшой удельный вес, хотя обладает и недостатками: горит и гниет.
Дерево как и всякий другой материал, существует в двух формах: исходная - круглый лес, бревно, ветки, корни и вторичная производная - доски, брус фанера, шпон, щепа, кора и многое другое.
Строение дерева.
В растущем дереве различают: верхнюю ветвистую часть дерева - крону, ствол и корни.
Корни дерева всасывают воду из почвы вместе с растворенными питательными веществами.Толстые корни разветвляются на более тонкие и капилляры, которые часто простираются в почве за пределы кроны.
Крона состоит из ветвей и листьев или хвои. Часть воды, поступившей от корневой системы, испаряется через листья. Остальная вода с растворенными в ней минеральными питательными веществами под воздействием солнечного света и тепла образует органические питательные вещества, необходимые для роста дерева. Листья усваивают из воздуха углекислый газ, распадающийся на углерод и кислород. Кислород выделяется в воздух. Органические питательные вещества, образовавшиеся в листьях, во внутренней части коры, называемой лубом поступают вниз и распространяются по всему дереву. Это так называемый нисходящий поток сокодвижения.
Ствол проводит влагу с растворенными минеральными и органическими веществами от корней к кроне и обратно. Он дает основную массу древесины ( от 50 до 90% объема всего дерева). Тонкую часть ствола называют вершиной; нижнюю, толстую часть - комлем
Строение и свойства древесины.
Чтобы получить более полное представление о строении древесины, рассматривают три главных разреза ствола - поперечный, радиальный и тангентальный, на которых видны годичные слои. Поперечный разрез проходит перпендикулярно оси ствола и образует торцевую плоскость. Радиальный разрез - продольный, проходит через сердцевину ствола.
Танегентальный разрез проходит вдоль ствола, но удален от сердцевины на разное расстояние.
Древесина полученная при указанных разрезах, имеет различный вид или рисунок и отличается своими качествами и свойствами.
На поперечном разрезе ствола различают: кору, древесину с годичными кольцами и сердцевину.
Кора покрывает дерево сплошным кольцом и состоит из наружного пробкового слоя и внутреннего лубяного. Наружный слой защищает дерево от атмосферных влияний и механических повреждений, внутренний передает вниз по стволу органические питательные вещества, выработанные в листьях кроны.
Кора бывает разной по виду и цвету. Она используется для дубления кож, получения некоторых химических веществ, служит сырьем для производства лекарственных препаратов, а также дегтя; из пробкового слоя изготавливают поплавки, пробки, теплоизоляционные и строительные плиты. Из луба делают мочало, рогожи, веревки и многое другое.
Камбий - слой, неразличимый невооруженным глазом, находящийся па границе между древесиной и корой. При росте камбиальные клетки слегка вытягиваются по радиусу ствола и делятся тангенциальными перегородками. Одна из образовавшихся клеток остается камбиальной, а другая идет на формирование элементов древесины или коры. Деление клеток в сторону древесины происходит в 10 раз чаще, чем в сторону коры, поэтому древесина нарастает быстрее коры.
В условиях умеренного климата деятельность камбия проявляется периодически: - замирает на зиму и возобновляется весной. Следствием этого является слоистость древесины (образование годичных слоев).
Древесина с годичными кольцами составляет основу ствола и имеет главное промышленное значение. Она располагается концентрическими годичными кольцами от центральной узкой части ствола в виде рыхлой ткани - сердцевины до периферийной - коры.
У отдельных пород центральная часть древесины имеет более темную окраску. Эта часть ствола называется ядром, а более светлая, периферическая - заболонью. Такие породы древесины называют ядровыми. К ним относятся:дуб, ясень, сосна, лиственница и др.
Породы, у которых нет явного различия между периферической и центральной частью ствола, называются безъядровыми. Безъядровые породы, в свою очередь, подразделяются на спелодревесные и заболонные.
У спелодревесных пород глубокие слои отличаются по цвету от молодых, но имеют одинаковые свойства и строение. К таким породам относятся липа, ель, пихта и другие.
У заболонных пород по всей толще строение древесины одинаковое. Восходящее сокодвижение у таких деревьев происходит по всей толщине ствола. К таким породам относятся береза, осина ольха, клен.
Сердцевинные лучи в растущем дереве служат для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой. Число сердцевинных лучей в древесине очень велико. Так, у сосны и березы на поверхности тангенциального разреза насчитывается свыше 3000, а у можжевельника, где лучи чрезвычайно узкие - до 15000 лучей. Ширина сердцевинных лучей колеблется от 0,0005 до 1 мм. В древесине хвойных пород на долю сердцевинных лучей приходится 5 - 8% общего объема древесины, лиственных - около 15%, т. е. в 2,5 - 3 раза больше.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ
К ним относятся: внешний вид, запах, показатели макроструктуры, влажность и связанные с ней изменения ( усушка, разбухание, растрескивание, коробление), плотность, электро-, звуко- и теплопроводность.
Внешний вид древесины
Внешний вид древесины характеризуется следующими свойствами: цветом, блеском, текстурой и макроструктурой.
1.Цвет древесины.
Под цветом древесины понимают определённое зрительное ощущение, которое зависит, в основном, от спектрального состава отражённого ею светового потока. Цвет - одна из важнейших характеристик внешнего вида древесины. Его учитывают при выборе пород для внутренней отделки помещений, изготовлении мебели, музыкальных инструментов, художественных поделок и т.д.
Наибольшим блеском из отечественных пород отличается древесина дуба, бука, белой акации, бархатного дерева; из иноземных - древесина атласного дерева и махагони (красного дерева).
Цветовые оттенки древесины имеют широкий диапазон. Нужно помнить, что цвет древесины может изменяться не только в зависимости от породы, но в пределах одного вида может быть несколько десятков вариантов тональных соотношений. На этот фактор оказывают влияние климатические условия, в которых росло дерево и другие природные факторы. Выявление и использование цветовой палитры является ответственным моментом в дизайнерском поиске. Окраску древесине придают красящие дубильные вещества, находящиеся в ее клетчатке. Преобладают древесные породы с теплыми оттенками (желтые, охристые, красные, красно-коричневые, коричневые), но встречаются зеленые, синие, фиолетовые и черные породы древесины, которые в нашей стране считаются экзотическими.
Цветовые оттенки различных пород можно классифицировать по основным группам, где преобладающим будет один цвет древесины:
желтый - береза, ель, липа, осина, граб, клен, пихта, ясень (беловато-желтый со светлыми оттенками розового и красного), барбарис (лимонно-желтый), шелковица (золотисто-желтый), боярышник, карельская береза, лимонное дерево, акация (заболонь), черемуха (красновато-буровато-желтый), айлант (розовато-желтый) ;
бурый - кедр, тополь, ядро вяза (светло-бурый), бук, лиственница, ольха, груша, слива (красновато-розовато-бурый), каштан, рябина (коричнево-бурый), акация (желто-бурый), анатолийский орех (зеленовато-бурый);
коричневый - черешня (желтовато-коричневый), яблоня (желтовато-розовато-светло-коричневый), абрикос, грецкий орех (светло(темно)-коричневый);
красный - тис, маклюра, падук, красное дерево;
красно- фиолетовый - амарант;
розовый - лавровишня (желтовато-розовый), груша, ольха, чинара (темно-розовый);
оранжевый - крушина;
фиолетовый - сирень, бирючина (ядро);
черный - мореный дуб, эбеновое дерево,макасар;
зеленоватый - хурма, фисташка.
2. Блеск древесины - это способность отражать световой поток с поверхности в определенном направлении. У различных пород блеск неодинаковый; в значительной степени это свойство проявляется у бука, клена, чинары, белой акации. Матовый (сатиновый) блеск имеют тополь, липа, осина, тик; шелковистый - ива, вяз, ясень, черемуха; золотистый - черешня; серебристый - сибирский кедр; муаровый - береза, серый клен, лавровишня.
Блеск древесины зависит не только от наличия и размеров сердцевинных лучей, но и от характера их размещения по разрезам: чем крупнее сердцевинные лучи (например, у дуба) и чем плотнее древесина, т. е. чем кучнее расположены сердцевинные лучи (например, у клена), тем значительнее будет блеск древесины. Распределение блеска по поверхности неодинаково и зависит от вида разреза: в радиальной плоскости он сильнее, в поперечной-слабее.
Светотеневые переливы у одних пород хорошо заметны только на продольном разрезе ствола, у других - на всех разрезах. Они существенно влияют на декоративные качества древесины, усиливая или ослабляя ее выразительное звучание, поэтому блеск древесины учитывают при составлении мозаичных наборов.
Отличительные особенности и применение древесных пород.
3. Текстура древесины.
Текстура древесины - это естественный рисунок древесных волокон на обработанной поверхности, обусловленный особенностями ее строения. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Она определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистым или путаным). Хвойные породы на тангентальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины имеют красивую структуру. Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, бук, клен, карагач, ильм, платан) имеют очень красивую структуру радиального и тангентального разрезов. Особенно красивый рисунок на разрезах древесины с направленным и путаным (свилеватым) расположением волокон (капы, наросты), а также со следами спящих почек (глазки). У древесины хвойных и мягких лиственных пород более простой и менее разнообразный рисунок, чем у древесины твердых лиственных пород. Декоративную ценность древесины определяет текстура, которую усиливают и выявляют прозрачными лаками.
Текстура пород древесины
Таблица 1.
Название древесины
Текстура
Акация белая
Полосы, кольца, тонкие линии
Амарант
Темно-коричневые полосы, черточки
Береза обыкновенная
Муаровый рисунок, шелковистый блеск
Береза карельская
Рисунок в виде коричневых извилин или черточек, яркая
Бук
Блестящие крапинки, темные тонкие штрихи
Вишня
Порода ядровая, полосатая
Граб
Текстура слабо выражена
Груша
Текстура слабо выражена, однородная
Дуб
Крупная текстура с годичными слоями, крупными сосудами, сердцевинными лучами в виде язычков пламени, темных штрихов
Карагач
Муаровая текстура с шелковистым блеском
Клен русский
Нежная розовая текстура, шелковистый блеск
Клен: явор и "птичий глаз"
Шелковистый блеск
Лимонное дерево
Ленточная текстура
Махагони
Ленточная структура
Ольха
Текстура выражена
Орех грецкий
Красивая текстура с темными прожилками
Осина
Текстура слабо выражена
Палисандр
Текстура крупная, выразительная с темными короткими черточками
Рябина
С мелкими порами, слабо выражена
Самшит
Текстура с едва заметными прожилками, слабо выражена
Тик
Текстура крупная, выразительная. Напоминает текстуру ореха
Яблоня
Текстура слабо выражена, однородная
Ясень
Текстура резко выражена в виде полос
Запах древесины.
Запах древесины зависит от количества эфирных масел, смол и дубильных веществ. Древесина только что срубленного дерева или сразу после ее механической обработки обладает сильным запахом, у хвойных пород более сильный запах, чем у древесины лиственных пород.
Характерный запах скипидара у хвойных пород - сосны, ели. Дуб имеет запах дубильных веществ, бакаут и палисандр - ванили. По запаху древесины можно определить ее породу.
Макроструктура
Макроструктура характеризуется шириной годичных слоев, определяемой числом слоев на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на поперечном срезе. Древесина хвойных пород имеет более высокие физико-механические показатели, если в 1 см не менее 3 и не более 25 слоев. У лиственных кольцесосудистых пород (дуба, ясеня) увеличение ширины годичных слоев происходит за счет поздней зоны и поэтому увеличиваются прочность, плотность и твердость. У древесины лиственных рассеяннососудистых пород (березы, бука) нет четкой зависимости свойств от ширины годичных слоев. По образцам древесины хвойных и кольцесосудистых лиственных пород определяют содержание поздней древесины в процентах. Чем выше содержание поздней древесины, тем больше ее плотность и, следовательно, лучше механические свойства.
Влажность.
Влажностью (абсолютной)древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.
Влага в древесине пропитывает клеточные оболочки (связанная или гигроскопическая) и заполняет полости клеток и межклеточные пространства (свободная или капиллярная).
При высыхании древесины сначала из нее испаряется свободная влага, а затем гигроскопическая. При увлажнении древесины влага из воздуха пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения. Дальнейшее увлажнение древесины с заполнением полостей клеток и межклеточных пространств происходит только при непосредственном контакте древесины с водой (вымачивание, пропаривание). Из этого следует, что однажды высушенная древесина, не находясь в непосредственном контакте с водой, не может иметь влажность выше предела гигроскопичности - состояния древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух.
Полную насыщенность древесины водой называют границей гигроскопичности. Такая стадия влажности в зависимости от породы дерева составляет 25-35%.
Древесину, полученную после сушки при температуре 105оС с полным выделением всей гигроскопической влаги, называют абсолютно сухой древесиной.
На практике различают древесину: комнатно-сухую (с влажностью 8-12%), воздушно-сухую искусственной сушки (12-18%), атмосферно-сухую древесину (18-23%) и влажную (влажность превышает 23%).
Древесину только что срубленного дерева или находившуюся долгое время в воде, называют мокрой, ее влажность до 200%. Различают также эксплутационную влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в конкретных условиях.
Средняя влажность в свежесрубленном состоянии, %
Таблица2.
Порода
%
Ель
91
Лиственница
82
Пихта
101
Сосна обыкновенная
88
Сосна кедровая сибирская
92
Липа мелколистная
60
Осина
82
Ольха
84
Тополь
93
Береза
78
Бук
64
Вяз
78
Дуб
50
Ясень обыкновенный
36
Усушка.
Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Усушка начинается после полного удаления свободной влаги и с начала удаления связанной влаги.
Усушка по разным направлениям неодинакова. В среднем полная линейная усушка в тангентальном направлении составляет 6...10%, в радиальном - 3...5% и вдоль волокон - 0,1...0,3%.
Уменьшение объема древесины при испарении связанной влаги называется объемной усушкой.
При распиловке бревен на доски предусматривают припуски на усушку с тем, чтобы после высыхания пиломатериалы и заготовки имели заданные размеры.
Усушка древесины (от водонасыщенного состояния до абсолютно сухого)
Таблица3.
Вид древесины
Усушка%
В продольном направлении
В тангенциальном направлении
В радиальном направлении
Афзелия
0,2
4-4,5
2-3
Бальсовое дерево
0,6
3-5
2-3
Береза
0,6
3-5
2-3
Бук белый
0,5
10-12
6-7
Бук лесной
0,3
8-12
6-9
Вишня
0,3
7-8
4-5
Вяз
0,3
8
4,5
Груша
0,4
7-9
4-5
Дуб
0,4
8-10
4-5
Ель
0,3
6-8
3-4
Клен
0,5
5-8
3-4
Лимб
0,2
4,5-7,5
3-6
Лиственница
0,3
7-8
3-5
Орех
0,5
8-12
5-6
Пихта
0,1
7-9
3-4
Сосна (обычная)
0,4
6-8
3-4
Сосна смолистая
0,2
7-7,5
4-5
Тик
0,4
4,5-6
2-3
Ясень
0,2
7-8
4-5
Внутренние напряжения
Напряжения, которые возникают без участия внешних сил, называют внутренними. Причина образования напряжений при сушке древесины - неравномерность распределения влаги.
Если растягивающие напряжения достигнут предела прочности древесины на растяжение поперек волокон, то могут возникнуть трещины: в начале процесса сушки на поверхности сортимента, а в конце - внутри.
Внутренние напряжения сохраняются в высушенном материале и служат причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины. Остаточные напряжения снимают путем дополнительной обработки пиломатериалов (пароувлажнение).
Коробление.
При высыхании или увлажнении древесины изменяется форма поперечного сечения доски. Такое изменение формы называется короблением. Коробление может быть поперечным и продольным. Поперечное выражается в изменении формы сечения доски. Происходит это из-за разницы усушки по радиальному и тангентальному направлениям. Сердцевинные доски уменьшают свои размеры к кромкам: доски, у которых внешняя часть расположена ближе к тангентальному направлению, усыхают больше, чем внутренние, имеющие радиальное направление. Чем ближе доска расположена к сердцевине, тем больше ее коробление.
По длине доски могут изгибаться, принимая дугообразную форму или форму винтовой поверхности (крыловатость). Первый вид продольного коробления встречается у досок, содержащих ядро и заболонь (усушка ядра и заболони по длине волокон несколько различается). Крыловатость наблюдается у пиломатериалов с тангентальным наклоном волокон. Для предупреждения появления коробления необходима правильная укладка, сушка и хранение древесины.
Разбухание.
Разбуханием называется увеличение линейных размеров и объема древесины при повышении содержания связанной влаги. Разбухание наблюдается при увеличении влажности до предела гигроскопичности; увеличение свободной влаги не вызывает разбухания. Так же, как и усушка, наибольшее разбухание древесины наблюдается в тангенциальном направлении поперёк волокон, а наименьшее - вдоль волокон.
Водопоглощение.
Водопоглощение - способность древесины благодаря пористому строению поглощать капельно-жидкую влагу. Водопоглощение происходит при непосредственном контакте древесины с водой. При этом в древесине увеличивается содержание как связанной, так и свободной влаги.
Плотность древесины
Плотность древесины зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности - 12%.
Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной.
Величина плотности колеблется в очень широких пределах. По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:
- породы с малой плотностью (510 кг/м3 и менее): сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, орех;
- породы средней плотности (550...740 кг/м3 ): лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень; - породы с высокой плотностью (750 кг/м3 и выше): акация белая, береза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.
Плотность древесины (г/см3)
Таблица 4.
Бальса
0.15
Пихта сибирская
0.39
Секвойя вечнозеленая
0.41
Ель
0.45
Ива
0.46
Ольха
0.49
Осина
0.51
Сосна
0.52
Липа
0.53
Красное дерево
0.54
Конский каштан
0.56
Каштан съедобный
0.59
Кипарис
0.60
Черемуха
0.61
Сапелли
0.62
Лещина
0.63
Орех грецкий
0.64
Береза
0.65
Вишня
0.66
Вяз гладкий
0.66
Лиственница
0.66
Клен полевой
0.67
Тиковое дерево
0.67
Бук
0.68
Груша
0.69
Дуб
0.69
Афрормозия
0.70
Свитения (махагони)
0.70
Платан
0.70
Жостер (крушина)
0.71
Граб
0.75
Падук
0.75
Тисс
0.75
Ясень
0.75
Дуссия
0.80
Кемпас
0.80
Слива
0.80
Сирень
0.80
Боярышник
0.80
Акация белая
0.83
Пекан (кария)
0.83
Ярра
0.83
Мербау
0.84
Ятоба (мареил)
0,84
Кулахи
0.85
Мутения
0.85
Палисандр
0.85
Венге
0.90
Лапачо
0.90
Олива
0.90
Сандаловое дерево
0.90
Панга-панга
0.95
Самшит
0.96
Лим
0.97
Палисандр
1.00
Сукупира
1.00
Кумару
1.10
Хурма эбеновая
1.08
Черное дерево
1.16
Квебрахо
1.21
Гваякум или бакаут
1.28
Теплопроводность - это способность толщи древесины проводить тепло от одной поверхности к противоположной. Для древесины характерен низкий коэффициент теплопроводности 0,17-0,31 Вт/ (моС), зависящий от породы, плотности, влажности и направления разреза. Сухая древесина плохой проводник тепла.
Звукопроводность - это способность древесины проводить звук. Звукопроводность древесины вдоль волокон больше звукопроводности воздуха в 16 раз, а поперек волокон - в 3-4 раза.
Качество древесины определяется звукопроводностью. После удара по комлевой части растущего или срубленного ствола хорошее распространение звука свидетельствует о качестве древесины. Прерывистый звук, переходящий в глухой, свидетельствует о загнивании древесины.
Скорость распространения звука в древесине
Таблица5.
Направление
Сосна
Береза
Вдоль волокон
5030
3625
В радиальном направлении
1450
1995
В тангенциальном направлении
850
1535
Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Она зависит от породы, температуры, направления волокон и влажности древесины. Электропроводность сухой древесины незначительна, что позволяет применять ее в качестве изоляционного материала (розетки под штепсели и выключатели и т.д.).
Copyright © 2002 - 2004 Vyalkin L.V.
Последнее изменение
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ
К механическим свойствам древесины относятся: прочность, твердость, жесткость, ударная вязкость и другие.
Прочность -способность древесины сопротивляться разрушению от механических усилий, характеризующихся пределом прочности. Прочность древесины зависит от направления действия нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков.
Существенное влияние на прочность древесины оказывает только связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. При увеличении количества связанной влаги прочность древесины уменьшается (особенно при влажности 20...25%). Дальнейшее повышение влажности за предел гигроскопичности (30%) не оказывает влияния на показатели прочности древесины. Показатели пределов прочности можно сравнивать только при одинаковой влажности древесины. Кроме влажности на показатели механических свойств древесины оказывает влияние и продолжительность действия нагрузок. Различают основные виды действий сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.
Предел прочности на растяжение. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон для всех пород составляет 1300 кгс/см2. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.
Прочность древесины при растяжении поперек волокон очень мала и в