Свойства древесины разных пород

Надежда Куликова, ст. преподаватель кафедры технологии лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств МГУЛ. Фото Pixabay.com

свойства древесиныЕще пару веков назад ни сельское хозяйство, ни строительство, ни промышленность не обходились без древесины. Не потеряла она своего важного значения и сегодня, несмотря на то что появилось много новых материалов, вытеснивших древесину из различных областей ее применения. Кроме того, возникли новые направления и сферы использования этого материала – медицина, текстильная, деревоперерабатывающая и химическая промышленность, появились новые строительные технологии, в которых древесина оказалась незаменима. Но что она представляет собой? От чего зависят свойства древесины?

Строение древесины

Более половины (70–90 %) объема взрослого дерева приходится на ствол. Именно он и является строительным материалом. Точнее, не весь ствол, а только определенная его часть – древесина. Ствол состоит из нескольких структурных элементов.

свойства древесины

Главные разрезы и основные части ствола- П – поперечный, Р – радиальный, Т – тангенциальный

  • Кора

Она составляет от 6 до 25 % объема дерева и включает корку (предохраняет ствол от резких температурных колебаний, проникновения грибов, бактерий, испарения влаги, механических повреждений) и луб, прилегающий к камбию. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни.

  • Камбий

Это тонкий кольцевой слой живых клеток, способных к делению и росту. Наибольшая активность камбия проявляется весной и летом, в этот период образуется годичный слой древесины, состоящий из ранней (весенней) и поздней (летней) древесины. Вместе это один годичный слой – ежегодный прирост древесины. Летняя древесина более плотная, чем весенняя.

  • Древесина

Это основная часть ствола, по ней проводится вода от корней в крону. Примерно в центре ствола находится сердцевина, диаметр которой составляет 2–5 мм. Древесина имеет анизотропное строение, поэтому ее физические свойства в разных направлениях различны.

Смотрите также:

Строение дерева. От клеток до корней

В этой статьей мы решили напомнить, что из себя представляет дерево, и рассказать о каждой из его частей: клетках и тканях, древесине и коре, ветвях и ветках, листьях и корнях.

У многих пород в древесине выделяется центральная темноокрашенная зона – ядро и наружная светлая – заболонь. В раннем возрасте все деревья состоят только из заболони, но через некоторое время (у всех пород по-разному, и ширина ее также различна) живые элементы начинают отмирать, возникает закупорка водопроводимых путей и отложение экстрактивных веществ в центральную часть ствола – таким образом формируется ядро у пород, называемых ядровыми. К ним, например, относятся: можжевельник, тисс, сосна, лиственница, кедр, дуб, ясень, вяз, ильм, грецкий орех, ива, тополь.

У других пород отмирание центральной части не сопровождается потемнением. Они имеют однородную окраску древесины по всей толщине ствола – такие породы называют безъядровыми.

Различают еще одну разновидность пород – спелодревесные, которые имеют спелую древесину в центральной части ствола (более сухую, чем остальная). Их заболонь одинаковой окраски со спелой древесиной. К ним относятся ель, пихта, бук, осина.

Имеются также породы, у которых центральная часть не отличается от периферической ни по цвету, ни по свойствам, – такие породы называются заболонными. К ним, например, относятся: береза, липа, клен, граб и др.

У некоторых лиственных пород на поперечном разрезе ствола хорошо заметны светлые блестящие линии, расходящиеся по радиусу от сердцевины, – сердцевинные лучи. По радиальным направлениям они видны в форме узких полосок, но чаще незаметны невооруженным глазом. Их можно рассмотреть у дуба, бука, клена и некоторых других пород.

Лиственные породы имеют водопроводящие сосуды, которые проходят вдоль оси ствола в древесине, и на поперечном разрезе заметны только их сечения разной формы. В некоторых породах они крупные и хорошо видны, образуя как бы кольца. Такие породы называют кольцесосудистымидуб, ясень, вяз. Породы с мелкими, беспорядочно расположенными со- судами называют рассеяннососудистымибереза, осина, липа, клен, ольха, бук.

Свойства древесины

У большинства пород ядро по сравнению с заболонью имеет большую механическую прочность, более темную окраску.

Заболонь обладает повышенной влажностью по сравнению с ядровой зоной, менее стойка к загниванию и поражению насекомыми.

У многих хвойных (сосна, ель, лиственница, кедр и др.) есть смоляные ходы, представляющие собой тонкие каналы в древесине, заполненные смолой. Они отсутствуют у пихты, можжевельника, тисса. Смола повышает стойкость древесины против гниения.

В соотвествии с ГОСТ 20022.2-80 устанавливают классификацию древесины по стойкости к гниению и пропитываемости защитными средствами, скорости расконсервирования и уязвимости объектов защиты, а также классификацию защитных средств древесины.

По стойкости к гниению породы древесины (табл. 1) подразделяют на 4 класса: стойкие, среднестойкие, малостойкие и нестойкие, причем классификация ведется как по заболони, так и по ядру.

Таблица 1. Стойкость древесины к гниению

Класс Порода древесины
Заболонь Ядро

Стойкие

Сосна обыкновенная, ясень

Сосна кедровая сибирская, сосна обыкновенная, лиственница, дуб, ясень

Среднестойкие

Ель, сосна кедровая сибирская, лиственница, пихта

Ель, пихта, бук

Малостойкие

Береза, бук, вяз, граб, дуб, клен

Вяз, клен

Нестойкие

Липа, ольха, осина

Береза, липа, осина, ольха

По пропитываемости защитными средствами породы древесины (табл. 2) подразделяют на следующие группы: легко пропитываемые, умеренно пропитываемые, трудно пропитываемые.

Таблица 2. Пропитываемость древесины защитными средствами

Класс Порода древесины Порода древесины
Заболонь Ядро

Легко пропитываемые

Сосна обыкновенная, береза, бук

_

Умеренно пропитываемые

Сосна кедровая сибирская, лиственница европейская, граб, дуб, клен, липа, ольха, осина

Сосна кедровая сибирская, сосна обыкновенная, осина, ольха

Трудно пропитываемые

Ель, лиственница сибирская, пихта

Ель, лиственница европейская, лиственница сибирская, пихта, береза, дуб, вяз, бук, ясень

Плотность

Плотность древесины (объемная масса) – это отношение массы древесины к ее объему, выражается в кг/м3. Плотность древесины зависит от ее влажности. Все показатели физико-механических свойств древесины определяются при влажности 12%.

Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Плотность определяется количеством древесинного вещества в единице объема.

По плотности при влажности 12 % древесину можно разделить на 3 группы:

  • легкой плотности – до 550 кг/м3 (бальса, пихта сибирская, ель, ива, сосна, осина, липа, ольха);
  • средней плотности – 551–700 кг/м3 (конский каштан, орех, береза, вишня, лиственница, тик, бук, дуб, свитения, платан, клен);
  • плотные породы – от 771 кг/м3 и выше (ясень, слива, пекан, самшит, хурма, яблоня, маслина).

Плотность древесины имеет большое практическое значение. Более плотная древесина хуже пропитывается антисептиками, менее подвержена истиранию на таких местах, как полы, лестницы, перила.

Твердость

Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. На степень твердости оказывает влияние влажность древесины.

По этому параметру все древесные породы при 12 %-ной влажности можно разделить на три группы:

  • мягкие – торцовая твердость 40 МПа и менее (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан);
  • твердые – торцовая твердость 40,1–80 МПа (лиственница, береза сибирская, бук, дуб, вяз, платан, рябина, клен, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень);
  • очень твердые – торцовая твердость более 80 МПа (акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит, фисташка, тисс).

Твердые породы древесины более износостойки по сравнению с мягкими. Это имеет существенное значение при обработке режущими инструментами: фрезеровании, распиловке. А также при устройстве полов, лестниц, перил, поскольку при эксплуатации древесина подвергается истиранию. В производстве паркета и паркетной доски из массива применяют породы с твердостью не ниже средней.

свойства древесины

Прочность

Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб, скалывание), породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности – напряжением, при котором разрушается образец.

Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.

При растяжении поперек волокон прочность древесины очень мала и в среднем составляет 1/20 от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т. е. 6,5 МПа. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз.

свойства древесины

В зависимости от применения

Рассматривают и сравнивают свойства древесины различных пород в зависимости от вида изготовляемой продукции.

Строительные элементы. Наиболее популярными видами строительных изделий из дерева являются оцилиндрованное бревно, массивный брус, клееный профилированный брус, конструкционные балки, строительные элементы крыши и перекрытий (доски и балки), элементы каркаса, стеновые панели из массивной древесины. Для данной категории изделий важное значение имеют такие свойства древесины, как прочность и стойкость к биоповреждениям.

Напольные покрытия. Напольные покрытия выделены в отдельную категорию, поскольку на сегодняшний день большинство предприятий стараются обеспечить качество продукции в соответствии с требованиями европейских стандартов, в которых имеется градация не только по качеству, но и по внешнему виду продукции (по направлению волокон – радиальные, тангенциальные, смешанные; по наличию ядра, сердцевинных лучей и т. д.). К напольным покрытиям относятся: доска пола, паркетная планка, паркетная доска, террасная доска.

В эту же категорию можно вынести элементы лестницы (ступеньки и перила). Для данной категории изделий важное значение имеют такие свойства древесины, как твердость, плотность, стабильность формы, истираемость.

Отделочный материал, мебель и элементы столярного производства. Древесина широко применяется для внутренней и наружной отделки. Для обшивки дома используют доску, имитирующую оцилиндрованное бревно или брус. Для внутренней отделки широко используют отделочная доска (вагонка и евровагонка), мебельные щиты для изготовления мебели, подоконников, дверей, стеновых панелей и другие элементы столярного производства. Для данной категории изделий важное значение имеет стабильность формы, плотность древесины.

Другие виды продукции. Это различные плитные материалы ДСтП, ДСП, ДВП, МДФ, ОСП и т. д.

В следующем номере мы расскажем об областях применения древесины хвойных пород.

____________________________________________________________________

Рекомендуем прочитать:

Защита древесины

Как и от чего нужно защищать древесину? Какие новые технологии могут предложить специалисты?

 

 

 

Качество древесины

Оценить строительный материал человеку, не являющемуся специалистом в данном вопросе, очень трудно. Да и профессионалу подчас требуется помощь специальной аппаратуры и дополнительные исследования.

Оставить комментарий