Древесные материалы

Прочность древесины при  растяжении вдоль волокон в среднем  в 2,5 раза превосходит соответствующий  предел прочности при сжатии. Кроме  того, могут определяться условный предел прочности при местном  смятии и предел прочности при  перерезании поперек волокон.

Однако высокая прочность  древесины сильно снижается из-за наличия сучков, трещин и других пороков. Прочность при статическом изгибе древесины очень высокая: она примерно в 1,8 раза превышает прочность при сжатии вдоль волокон и составляет около 70 % прочности при растяжении. Прочность древесины при скалывании имеет большое значение при устройстве врубок, клеевых швов в деревянных конструкциях. Предел прочности при скалывании вдоль волокон для основных древесных пород составляет 6,0-13 МПа, а при скалывании поперек волокон – в 3-4 раза выше. Статическая твердость численно равна нагрузке, которая необходима для вдавливания в образец древесины металлического шарика радиусом 5,64 мм (на приборе склерометр). Твердость древесины по торцу на 15 - 50 % выше, чем в радиальном и тангенциальном направлениях. Твердые породы труднее обрабатываются, но зато они обладают повышенной износостойкостью и лучше удерживают шурупы.

Теплопроводность древесины  всех пород невелика. Она зависит  от пористости породы, влажности и  направления теплового потока. Например, теплопроводность сосны поперек  волокон - 0,17 Вт/(м * К), вдоль волокон - в 2 раза выше, дуба - соответственно 0,22 и 0,39 Вт/(м * К). Теплозащитные свойства древесины широко используются в  строительстве.

Электропроводность древесины  зависит от ее влажности. Древесина, используемая для электрической  проводки (розетки, доски и т.п.), должна быть сухой.

Звукопроводность древесины  зависит от направления звуковых волн. Так вдоль волокон она  выше в 10-16 раз звукопроводности, а  поперек волокон - только в 4 раза.

Морозостойкость древесины  почти всех пород деревьев хорошая. На степень морозостойкости влияют несколько факторов, в основном порода древесины, ее истинная плотность, плотность, водопоглощение.

Особенностью древесины  является ползучесть, проявляющаяся  во влажных условиях. Следствием ползучести - постепенное увеличение деформаций (прогибов балок, провисание тесовых  крыш и т.д.) при длительном действии нагрузки.

В отличие от других строительных материалов сорта лесоматериалов устанавливают  не по прочности образцов, а на основании  тщательного осмотра материала  и оценки имеющихся в нем пороков.

 

Пороки древесины.

Пороками древесины  называют различные отклонения от нормы, существенно изменяющие и, как правило, понижающие качество древесины, ограничивающие ее использование. К порокам относят  также повреждения древесины  грибами и насекомыми, а иногда и дефекты, возникающие при обработке  древесины (например, при камерной сушке). Всего насчитывают свыше 200 пороков.

Пороки делят  на девять групп; сучки, трещины, пороки формы ствола, пороки строения древесины, химические окраски, грибные поражения, повреждения насекомыми, инородные  включения и дефекты, деформации.

Пороки древесины  можно разделить также по времени  их образования:

• возникающие в растущем дереве
• образующиеся в срубленном дереве

Пороки растущего дерева переходят в срубленную древесину, в которой, в свою очередь, возникают  пороки, аналогичные некоторым порокам  растущего дерева. Поэтому обычно их рассматривают совместно.

Пороки сучков.

В жизни дерева сучки представляют собой нормальное явление, но для  деловой древесины в большинстве  случаев они являются пороком. Во-первых, сучки влияют на механические свойства древесины, так как волокна вокруг сучка искривляются, и, во-вторых, ослабляют  сечение изделия.  
Сучки затрудняют также обработку древесины. Они могут быть округло-овальными, сшивными и лапчатыми, а по состоянию древесины сучка — твердыми (плотными) и рыхлыми.

При отмирании сучка при  жизни дерева часть его, находящаяся  в стволе, обрастает древесиной и  пропитывается смолой. Такой сучок, называемый роговым, обладает повышенной твердостью.

Рыхлым называют сучок, находящийся в начальной стадии загнивания. При этом древесина сучка меняет свою твердость и на ней появляются черные или белые пятнышки, а на поверхности сучка — зеленоватая пыль, нити и пятнышки.

Табачный сучок — последняя стадия разрушения ткани, при которой сучок окрашивается в коричневый цвет, а древесина становится трухлявой (при растирании легко превращается в порошок).

Лапчатый сучок представляет собой в распиле две симметрично расположенные полосы овальной формы, выклинивающиеся по направлению к сердцевине, с самостоятельной системой годовых колец. Эти сучки легко выпадают, понижая механическую прочность древесины.

Сшивной сучок представляет собой выклинивающуюся к сердцевине полосу.

Ненормальные окраски и гнили.

Ложное ядро отличается от настоящего ядра древесины непостоянством по времени образования, по форме  и размерам. Ложное ядро чаще всего  встречается у бука, березы и других заболонных и спелодревесных пород; иногда располагается эксцентрично. Значительного влияния на качество древесины этот порок не оказывает, если отсутствует признак загнивания, но может нарушать общую фактуру изделия.

Пятнистость (радиальная и тангенциальная) наблюдается на торце в виде пятен шириной не более ширины годичного слоя, вытянутых на радиальном срезе незначительно в виде узких полос, а на тангенциальном — в виде широких полос, вытянутых вдоль ствола на несколько метров. Этот порок, ухудшая внешний вид пиломатериалов, не влияет на их механические свойства.

Ложное ядро и  пятнистость характерны для растущего  дерева. Но изменение окраски, сопровождаемое гнилью, наблюдается также и у срубленной древесины при ее хранении. В частности, к ним относятся химические и грибные окраски. К химическим окраскам относятся желтизна, оранжевая окраска, продубина, чернильные пятна, дубильные потеки. Все эти разновидности окраски проникают на глубину 1-5 мм, но мало влияют на физико-механические свойства древесины, ухудшая в основном только внешний вид пиломатериалов.

Грибные окраски (гнили) поражают отмирающую и мертвую древесину.

На отмирающей древесине при медленном подсыхании образуется так называемая прелость вследствие поражения складскими грибами: плесень, цветной налет в 1-2 мм глубиной, цветная заболонь, синева, коричневая или желтая окраска (в виде лимонно-желтых пятен и полос в отличие от химической окраски), коричная окраска; эти окраски развиваются за счет содержимого отмирающих клеток и мало затрагивают клеточные стенки, поэтому физико-механические свойства древесины ухудшаются незначительно.

Более опасными являются изменения окраски древесины, связанные с формированием гнили  у растущего дерева и мертвой  древесины.

Гнили у растущего дерева — пестрая, белая и бурая — образуются под воздействием грибов. Белая, пестрая (коррозийные гнили) и бурая (деструктивная) гнили развиваются постепенно с появлением пятен и полос до появления мягкой гнили, имеющей трухляво-волокнистую структуру и легко ломающейся пальцами. Гнилая древесина почти полностью теряет свои механические свойства, сильно понижается плотность; она непригодна к использованию в строительстве.

Гнили мертвой древесины являются одним из самых опасных видов пороков. Они могут развиваться после вторичного увлажнения в лежалой древесине и открытых деревянных сооружениях. Особенно распространена бурая деструктивная гниль, вызываемая грибами заборным, столбовым, шпальным и др. Древесина становится бурой, появляются поперечные и продольные трещины; древесина быстро приобретает трухлявость и распадается на куски.

В закрытых сооружениях, плохо проветриваемых, с высокой  влажностью и умеренной температурой развивается бурая деструктивная  гниль под воздействием так называемых домовошахтных грибов, настоящего домового гриба (грибница ватообразная с каплями желтоватой жидкости), пленочного домового гриба (плодовое тело пленчатое распростертое), белого домового гриба (плодовые тела белые, мягкие, распростертые с большими угловатыми порами), шахтного или пластинчатого домового гриба (развивается в подземных сооружениях).

Эти разновидности  грибов и делают древесину непригодной  для применения, и опасной для  окружающих древесных материалов.

Грибные поражения.

Грибные ядровые пятна  и полосы — измененная окраска в зоне ядра, вызываемая грибами в растущем дереве, наблюдается на торцах и продольном разрезе. Этот порок имеет также название как темнина или краснина. Ухудшая внешний вид пиломатериалов, порок на механические свойства почти не оказывает заметного влияния.

Пороки трещин.

Значительное  влияние на снижение качества древесины  оказывают пороки, именуемые трещинами. Они характерны как для растущего  дерева, так и для мертвой древесины, хотя их вид и paзмеры различные.

Трещины продольные — метиковые, простые и сложные. Эти трещины проходят через сердцевину ствола, находясь обычно в пределах зоны ядра или спелой древесины. Они идут по длине ствола от комля (нижней части растущего дерева) до зоны живых сучков, расширяясь от периферийной части ствола к сердцевине.

Простые метиковые трещины расположены по одному диаметру и идут по длине ствола в одной плоскости; сложные — по одному диаметру, но идут по спирали или по нескольким диаметрам (тогда по длине ствола идут по нескольким плоскостям).

Отлупные трещины — неполные и кольцевые — внутренние трещины, проходящие в зоне ядра или спелой древесины между годичными слоями. Отлуп как порок особенно часто встречается у дуба, осины, пихты, тополя, ели. Как и метиковые, отлупные трещины образуются при раскачке дерева ветром и при резкой смене температуры. Метики и отлуп, возникнув у растущего дерева, увеличиваются в своих размерах в срубленном дереве при его высыхании.

Морозные трещины — открытые радиальные трещины, видимые на поверхности ствола (чаще в комлевой части дерева) и распространяющиеся до сердцевины. Возникают зимой при резком охлаждении стволов. Чаще всего поражают толстые стволы клена, бука, дуба, ясеня, ореха, а иногда осину и липу.

Пороки формы ствола.

Сбежистость —значительное (выше нормы) уменьшение диаметра ствола от комля к вершине, в пиломатериалах ведет к перерезанию волокон; сильно понижает пределы прочности при поперечном изгибе.

Кривизна ствола — искривление по длине ствола; бывает простая кривизна — характеризуется одним изгибом по длине ствола и сложная — несколькими изгибами.

Закомелистость — резкое увеличение диаметра комлевой части (в 1-2 раза и более) по сравнению с диаметром сортамента, измеренном на расстоянии 1 м от комлевого торца (частый случай сбежистости). Ребристая закомелистость носит название ройки. Этот порок также уменьшает выход пиломатериалов и шпона.

Пороки строения древесины.

Наклон волокон (косослой) — волокна располагаются не параллельно оси ствола, а винтообразно, по спирали. Косослой оказывает отрицательное влияние на качество древесины, ее физико-механические свойства. Наклон воло- кон >5% значительно снижает предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон и поперечном изгибе. С изменением влажности древесина с наклоном волокон склонна к значительному короблению и скручиванию.

Крень бывает сплошная и местная. Характерна для комлевой части наклонных и искривленных стволов хвойных пород. Это резкое утолщение поздней зоны годичных слоев при эксцентричном расположении сердцевины.

Плотность древесины  сильноразвитой крени на 15-40% выше нормальной (кремнина) и мешает механической обработке древесины.

Свилеватость — волнистая и путаная — неправильность в строении древесины, резковолнистое или беспорядочное расположение древесных волокон. Встречается преимущественно у лиственных пород в нижней комлевой части ствола у осины, клена, ясеня, березы, тополя и др. Свилеватость снижает у древесины прочность при растяжении, изгибе, сжатии, но увеличивает прочность при скалывании. Свилеватую древесину используют в качестве отделочного строительного материала.

Сердцевина – узкая центральная часть ствола, состоящая из рыхлой древесной ткани; двойная сердцевина в виде двух сердцевин со своими системами годовых слоев увеличивает отходы при обработке древесины, усиливает ее растрескивание.

Завиток – местное резкое искривление годовых слоев под влиянием сучков.

Пасынок – отмершая вторая вершина или толстый сук, пронизывающие ствол под острым углом к его продольной оси. Ухудшает однородность и механические свойства древесины.

Водослой – это участки ядра или заболони с ненормальной темной окраской, возникающие в растущем дереве вследствие повышенной влажности этих участков. Этот порок нередко является причиной растрескивания и гниения древесины, снижения ударной вязкости при изгибе.

Прорость в виде обросшего древесиной участка поверхности ствола с омертвевшими тканями и отходящая от него радиальная трещина возникают в растущем дереве при зарастании повреждений.

Рак – рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева вследствие жизнедеятельности грибков и бактерий.

Сухобокость возникает в местах повреждений (заруба, ожога, ушиба и т.п.), представляет собой омертвевший участок ствола.

Засмолок – участок древесины, обильно пропитанный смолой; присущ только хвойным породам. Он снижает ударную вязкость и водопроницаемость, затрудняет отделку - лакировку, окраску. Смоляной кармашек в виде полости, заполненной смолой, встречается у хвойных пород, чаще всего у ели. Препятствует лицевой отделке и склейке древесины.

Повреждения насекомыми (червоточина). Червоточиной называют повреждения древесины в виде поверхностных бороздок, внутренних ходов (каналов) и отверстий, проделанных некоторыми насекомыми, а чаще всего их личинками. К таковым относятся жуки-короеды, жуки-усачи, долгоносики, домовые жуки-точильщики, некоторые разновидности муравьев, бабочки (древоточцы и стеклянницы), термиты.