Содержание
Еще с древнейших времен, человек не мог обходиться без древесины. Не растратила она своего значения и на сегодняшний день, невзирая на то, что пришло на смену много современных и передовых материалов, которые вытеснили лесоматериалы из некоторых сфер ее применения. Однако, появились другие направления и сферы применения, новые технологии, где изделия из дерева просто незаменимы.
Основные свойства древесины
Как и многие стройматериалы, древесный материал отличается по характерным свойствам и особенностям. Свойства могут быть как позитивными, так и негативными показателями. Эти свойства обусловлены породой лесоматериалов.
Свойства древесины подразделяется на:
- Плотность.
- Твёрдость.
- Влажность.
- Усыхание.
- Набухание.
- Коробление.
- Раскалываемость.
- Износоустойчивость.
- Изгибистость.
- Деформирование.
- Теплопроводность.
Никакой строительный материал не располагает такими технологическими и декоративными свойствами, как изделия из дерева. Она податлива при обработке. Прочный и лёгкий материал, долгое время сохраняющий тепло и нежный запах. Но, как и всякий материал она имеет положительные и отрицательные свойства.
Свойства, определяющие общий вид древесины
К таким свойствам относятся:
- Цвет. На цвет материала влияет порода, возраст дерева, условия вегетации, существование пороков.
- Блеск. На блеск влияет плотность, число и параметры лучей отходящих от сердцевины, а также вида плоскости разреза.
- Запах. Зависит от наличия смолы и органических веществ ароматического ряда.
- Текстура. Природный рисунок, получающийся на разрезе путём пересечения волокон, годовых слоев и центральных лучей.
Строение древесины
Большая часть, до 90 % объема дерева, это — ствол, в состав которого входят:
- кора. Её свойство — предохранять ствол от перепадов температуры, вторжения грибковых бактерий, испаряемости влаги и механических воздействий;
- камбий. Неширокая прослойка живых клеток в виде кольца, имеющих способность к делению и приросту;
- древесина. Составляющая ствола, по которой поступает влага от корней к кроне.
Технологические свойства древесины
Технические свойства характеризуют следующие показатели:
- способность задерживать металлический крепеж. Чем плотнее древесный материал, тем прочнее в ней удерживаются крепежные детали;
- износоустойчивость. Это — способность оказывать сопротивление разрушениям во время механического взаимодействия. Повышенной износоустойчивостью обладают торцы. Повышенная твердость и плотность позволяет древесине подвергаться незначительному износу.
- раскалываемость. Свойство древесины под механическим воздействием делиться на части продольно волокнам. Сопротивление растрескиванию повышается с увеличением вязкости. Это свойство имеет положительный показатель. Некоторые сорта можно заготавливать только методом раскалывания. У раскалываемости есть и негативное свойство: при использовании металлических креплений, могут образовываться расколы.
Плотность древесины
Соразмерность веса пиломатериала к его объёму и есть плотность. Устанавливается плотность в кг/м3, и напрямую подчиняется влажности.
Плотность подразделяют на:
- малую;
- среднюю;
- высокую плотность.
Твёрдость древесины
На твёрдость влияют следующие показатели:
- порода;
- условия произрастания дерева. Один и тот же вид породы может быть разной твердости, если деревья росли в различных климатических условиях;
- увлажненность лесоматериалов.
Твердость у одного ствола может быть разной: в зависимости от того, какой применяется распил. Торцы твёрже чем тангентальная и радиальная поверхность.
Износостойкость и гибкость древесины
- износостойкость — свойство оказывать сопротивление истиранию материала во время трения. Истирание с боков бывает больше чем с торцов. Наиболее твёрдая и плотная древесина менее всего подвергается изнашиванию. Повышенная влажность — хороший помощник износу.
- гибкость — одно из свойств деревянных заготовок — изменять форму под силовым воздействием извне. Загибание основано на возможности древесины поддаваться деформации под воздействием гибочного оборудования. Процедура загибания проходит легче и быстрее, когда древесину предварительно увлажняют и нагревают;
- ударная вязкость — свойство поглощения удара без дефляции.
Тепловые свойства
К таким свойствам относятся следующие показатели:
- тепловая мощность — это способность древесного материала накапливать тепло;
- теплопроводность — транспозиция тепловой энергии молекулами вещества;
- температуропроводность — равное распределение температуры по всему объёму;
- термическое расширение— изменение линейных размеров и конфигурации при изменении температуры.
Влажность древесины
Влажность — это процентное соотношение количества влаги в определённом объёме древесного материала, к такому же объёму совершенно сухого материала. Свойства по влажности у каждой породы индивидуальные.
Влажность подразделённая по степеням:
- мокрая степень. Продолжительное время содержащиеся в воде лесоматериалы;
- свежераспиленная;
- воздушно-высушенная;
- базовая степень.
Усушка, разбухание и коробление пиломатериала
- Усушка. Снижение параметров при устранении влаги. Полная усушка, для дальнейшей обработки древесного материала должна быть в диапазоне от 11 до 17 %. Процент усушки обязательно учитывается при изготовлении пиломатериалов.
- Коробление. Преобразование формы при высушивании, складировании и опиловке. В основном, коробление возникает из-за разной величины усушки и структурных направлениях.
- Разбухание. Это — свойство прибавления размеров при увеличении влаги. Разбухание протекает до особого предела поглощаемости влаги.
Разбухание — одно из негативных свойств древесины. Хотя в отдельных случаях разбухание играет существенную роль: создает уплотнение соединениям в лодках, бочонках и кадках.
Физические свойства древесины
1. Плотность.
Абсолютное значение, измеряемое соотношением веса к объему. Плотность напрямую зависит от разновидности породы и количества влаги. Чем меньше влажность, тем ниже плотность.
2. Теплопроводность.
Свойство древесины пропускать тепло от корней до кроны. На качество теплопроводности влияют такие факторы:
- температура воздуха;
- внутренняя влажность;
- насыщенность;
- количество теплоты.
3. Звукопроводность.
Особенное свойство лесоматериалов — пропускать звук. Звукопроницаемость у древесины повыше, чем у некоторых материалов. Этот показатель необходимо принимать во внимание в строительстве, где крайне важна звукоизоляция стен и столярных изделий.
4. Электропроводность.
Положительное свойство пиломатериалов пропускать ток. На электропроводность влияют влажность, порода, направление волокон и температура. Сухая древесина не пропускает электроток, что даёт возможность использовать ее как изоляционный материал.
5. Влажность.
Степень увлажненности пиломатериалов, это — показатель качества и износостойкости изделий из древесины. Отличительное свойство: чем меньше содержание влажности, тем дольше она не подвергается гниению.
6. Коррозионная стойкость.
Отсутствие коррозии — немаловажное свойство у изделий, изготовленных из древесины. Особенно это касается тех изделий, которые подвергаются эксплуатации на открытом воздухе.
7. Цвет, блеск, запах и текстура.
Данные свойства позволяют зрительно определять породу древесины и имеют чисто художественное значение.
Механические свойства древесины
Важные свойства, влияющие на устойчивость и надёжность строений и деревянных изделий.
- Прочность.
Сопротивление древесных материалов к разрушениям под воздействием механических усилий.
- Твердость.
Это свойство зависит от сопротивления древесного материала к проникновению твердых тел. Чем тверже древесина, тем сложнее она поддаётся обработке.
- Ударная вязкость.
Поглощение ударов без нарушений целостности.
Трещины
Это продольные разрывы, возникающие под воздействием внутренних напряжений.
Трещины подразделяют по следующим свойствам:
- Метиковые.
Радиальные трещины внутри ствола дерева. Наблюдаются у всех пород, особенно этим страдает перестоялый древостой. Трещины появляются по мере роста дерева и представляют прерывающиеся разломы по длине сортамента.
- Отлупные.
Отслаивание древесного волокна внутри ядра и отслоение спелой древесины у растущего дерева. Отлупные трещины можно встретить у каждой породы. До конца не установлены причины возникновения таких трещин.
- Морозные.
Продольные разрывы извне на стволе молодого дерева. В основном, морозные трещины преобладают у лиственных пород и очень редко у хвойных. Трещины появляются при резких перепадах зимних температур.
- Трещины усушки.
Появляются под воздействием неравномерной усушки и выявляются при распиловке сортамента.
Трещины — основная причина понижения прочности лесоматериалов, используемых в строительстве. Кроме того, трещины содействуют вторжению грибных заболеваний и попаданию влаги внутрь материала.
Пороки формы ствола
Стволы деревьев также обладают определёнными пороками:
- Сбежистость.
Ствол дерева, во время роста, постепенно уменьшается в диаметре от нижней части к кроне. Когда, при каждом метре роста, диаметр ствола убывать больше чем на 1 см, то это — сбежистость.
Лиственные породы больше подвержены такому пороку нежели хвойные породы Сбежистость больше всего проявляется у деревьев растущих на свободе или в мелколесье. Чем гуще лес, тем поменьше на деревьях сбежистости. Данный порок повышает величину отходов и снижает прочность.
- Закомелистость.
Если диаметр ствола в нижней части дерева превышает диаметр того же ствола на высоте не менее метра в 1,2 раза, то это называется закомелистостью.
- Овальность.
Ствол дерева имеет форму эллипса, а максимальный диаметр больше минимального в 1,5 раза. Овальность вызывает у дерева крен и изменяет строения древесины.
- Наросты.
Локальное утолщение появляется в результате негативного воздействия:
- грибковых заболеваний;
- микобактерий;
- вирусных инфекций;
- химических факторов;
- радиоактивности;
- различных повреждений.
- Кривизна.
Все древесные породы страдают искривлением стволов. Простая кривизна имеет один изгиб, сложная — несколько изгибов ствола.
Кривизна относится к отрицательным свойствам древесины.
Пороки строения древесины
Пороки подразделяются на группы. В группе находятся определённые виды пороков.
Искаженное месторасположение древесного волокна и годичных слоёв
- Наклон волокон.
Наклонное положение волокон значительно понижает прочность древесины, усиливает усушку сортамента вдоль и является поводом появления винтовой искривлённости и закручивания пиломатериалов. Наклон волокон существенно усложняет обработку пиломатериала и уменьшает потенциал древесины к изгибу.
- Свилеватость.
Это волнистое и хаотичное распределение волокон.
Свилеватость уменьшает прочность на растяжение, повышает ударную вязкость и противодействие раскалыванию. Механическое воздействие на свилеватый материал очень затруднён. Однако, у этого порока есть и свои положительные свойства — красивая текстура.
- Завиток.
Искажение годичных слоёв около сучков и наростов.
- Реактивная древесина.
В склонённых и кривых стволах формируется редкостная древесина, которая получила название реактивной. Этот изъян происходит под воздействием силы тяжести, которая вызывает переназначение веществ и подавляет процесс роста.
- Крен.
Крен ухудшает уровень качества древесного сырья, используемого в целлюлозно-бумажной промышленности.
- Тяговая древесина.
Тяговая древесина усложняет обработку материалов. Во время обработки, образуются мохнатые и замшелые поверхности, которые, отделившись во время резания, заполняют углубление и препятствуют вращению пил.
Сучки
Сучки — основной, сорт определяющий, порок лесоматериалов. Сучки классифицируют как значительный порок, снижающий стоимость древесного материала.
К сучкам относят оставшиеся основания ветвей. Неважно в каких количествах, но сучки всегда находятся в лесоматериалах. Количество сучков, находящихся в стволе, учитывая их состояние, размеры и распределение по длине, зависят от древесной породы, условий место произрастания, климата, густоты лесонасаждения и прочих факторов.
По уровню зарастания, сучки делятся на два типа:
- открытые;
- заросшие.
Нерегулярные анатомические образования
- Ложное ядро.
Тёмная внутренняя часть ствола дерева — это ложное ядро. Кромка ложного ядра не соприкасается с границей годичных колец. От заболони ядро отгорожено тёмной каёмкой.
Источником возникновения порока являются:
- возрастное разделение тканей;
- реакция на ранение;
- влияние грибковых заболеваний;
- воздействие холодной погоды.
Ложное ядро портит наружный вид изделия и уменьшает возможность лёгкого загиба. Ядро устойчиво к гниению.
- Внутренняя заболонь.
В районе сердцевины может сформироваться несколько прилегающих годичных слоёв, схожих с заболонью по цвету и иным свойствам. Внутренняя заболонь появляется из-за нарушения естественной деятельности клеток, вызванное морозами.
- Пятнистость.
У некоторых деревьев из-за повреждения структуры, влияния химических факторов, грибковых заболеваний и засилья насекомых появляются небольшие темноокрашенные зоны на древесине.
Пятнистость особого воздействия на какие — либо свойства не оказывает.
- Сердцевина.
В круглых лесоматериалах существование сердцевины — обычное свойство и явление неотвратимое. Сердцевина значительно снижает прочность деталей с небольшим сечением. В крупных распиленных заготовках нахождение сердцевины нежелательный фактор. Сердцевина быстро поддаётся загниванию.
- Смещенная сердцевина.
Это — беспорядочное месторасположение сердцевины, препятствующее массовому использованию материалов. Данное свойство относится к отрицательным показателям.
- Двойная сердцевина.
В раскроенном материале можно обнаружить две сердцевины. Каждая сердцевина обладает своими личными годичными слоями. По краю ствола обе сердцевины окружены единой системой годичных слоёв.
Выпиленные заготовки с двойной сердцевиной, чаще и посильнее коробятся, кроме того могут возникнуть трещины.
- Пасынок и глазки.
- Пасынок. Это — плохо растущая или омертвевшая двойная вершина ствола. Пасынок разрушает равномерность волокон древесины, а в пиломатериалах — целостность.
- Глазки. Разделяют глазки на разбросанные — единичные и групповые — от 3 и более глазков. Глазки уменьшают прочность на изгиб и ударную вязкость.
Раны
- Сухобокость.
Это — внешнее частичное омертвение ствола. Данный порок появляется в результате содранной коры, солнечного ожога или перегревания коры. Сухобокость нарушает форму деревьев, образует завитушки, ухудшает цельность древесины и понижает выход.
- Прорость.
Это — заживающая или уже зажившая рана.
Прорость разрушает цельность древесины, что влечёт за собой кривизну и искажение годичных слоёв.
- Рак.
Рана, появившаяся в результате грибковых заболеваний и присутствия бактерий.
При раке меняется правильная форма деревьев.
Необычные отложения в древесине
- Засмолок.
Это — щедро напитанный смолой участок древесины, образованный после ранения хвойного дерева.
Засмолок имеет незначительную влагопроницаемость и лёгкое впитывание воды. Положительным свойством такой древесины является увеличенная стойкость к гнили, но при этом — плохо поддаётся отделке и приклеиванию.
- Кармашек.
Это — углубление в глубине годичных слоёв, наполненное смолой.
Стекающая из полости смола затрудняет отделку и склейку заготовок. Такое свойство лесоматериалов считается отрицательным.
- Водослой.
Водослойная древесина различается от здоровой увеличенной усушкой и разбуханием. Свойство характеризуется как отрицательное.
Диэлектрические свойства древесины
Древесина может выражать диэлектрические свойства, характеризующиеся двумя признаками.
Первый – магнитная пропускаемость.
Второй – поглощение релаксации дипольной поляризации и превращение её в тепло.