Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Древесные материалы. 7

Содержание

Виды древесных пород……………………………………………………3
Макроструктура древесного ствола……………………………………...6
Пороки в строении древесного ствола…………………………………...8
Загнивание древесины и защита………………………………………….9
Возгорание древесины……………………………………………………11
Полуфабрикаты…………………………………………………………...13
Конструкции из древесины………………………………………………15

Виды древесных пород

Древесная порода — род и вид древесных растений. Различают быстрорастущие и медленнорастущие, светлолюбивые и теневыносливые, хвойные и лиственные древесные породы и т. п.

Хвойная порода — виды деревьев, реже кустарников, (большей частью вечнозеленые), с игловидными, линейчатыми или чешуйчатыми листьями — хвоей. Смоляные ходы довольно крупные и многочисленные. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах. Ядро имеет цвет от розового до буровато—красного. Заболонь широкая, имеет окраску от желтоватого до бледно—розового цвета (сосна обыкновенная).

Тёмнохвойные породы — теневыносливыми хвойными породами — пихта, ель, кедр и др.
Светлохвойные породы — светолюбивые хвойными породы — сосна и лиственница.

Основные хвойные породы

Ель – безъядровая порода, древесина ее белая со слабым желтоватым или розовым оттенком. Имеет смоляные ходы, но малосмолистая. По прочности, плотности и стойкости к гниению немного уступает сосне. Годичные слои хорошо заметны Наиболее распространенными являются два вида ели – обыкновенная и сибирская. Первая произрастает в европейской части России, вторая – от Урала до Приморья. Ель является основным сырьем для производства целлюлозы. Однородность строения и способность резонировать делают ее незаменимой при производстве музыкальных инструментов. Из коры ели получают дубильные вещества для кожевенной промышленности.

Сосна – ядровая порода со смоляными ходами. Имеет слегка розовое ядро, которое со временем становится буровато—красным, и широкую заболонь желто—белого цвета. Годовые слои хорошо видны на всех срезах с резким переходом от ранних, светлых к поздним, темным. Сосна имеет среднюю плотность, достаточно высокую прочность и стойкость к гниению, хорошо обрабатывается. Древесина сосны используется в строительстве, производстве строительных деталей и мебели, а также для изготовления различных деталей, используемых на железнодорожном транспорте (в пассажирских и грузовых вагонах), для крепления в горных выработках и т. д Кроме того, сосна используется также как сырье для получения целлюлозы, древесно—стружечных и древесно—волокнистых плит, кормовых дрожжей; из нее добывают живицу, а из хвои получают биологически активные вещества.

Лиственница в России составляет более половины хвойных лесов, что обусловило ее широкое применение в строительстве, производстве мебели, целлюлозно—бумажном и гидролизном производствах и т. д. Лиственница имеет крепкую и упругую древесину, сильно пропитанную смолой. Ядро ее красновато—бурого цвета, а заболонь – белая или слегка желтоватая. Годичные слои хорошо видны, с четкой границей между ранней и поздней древесиной. Лиственница малосучковата, обладает высокой плотностью и прочностью, стойка против гниения В Сибири строят частные дома с применением бревен из лиственницы (делают срубы), которые стоят много лет.

Пихта – самая легкая и мягкая из хвойных древесных пород. В основном произрастает на северо—востоке европейской части России и от Урала до Дальнего Востока, а также на Кавказе. Во многом похожа на ель, но не имеет смоляных ходов.

Кедр занимает большие площади в России, особенно в Сибири. Доживает до 800 лет и достигает 30 м в высоту при диаметре ствола до 2 м. Древесина кедра легкая, мягкая, красивая по текстуре и цвету; имеет буровато—розовое ядро и бело—розовую заболонь; легко обрабатывается, стойкая против гниения; широко используется в строительстве. Кедровые орехи – основной источник получения кедрового масла, скипидара, лечебных бальзамов.

Можжевельник растет в виде кустарников, плотная ядровая порода коричневого цвета с узкой заболонью. Из—за малых размеров используется в небольших количествах для изготовления мелких токарных и резных изделий.

Лиственная порода — деревья и кустарники с пластинчатыми листьями, большей частью черешковыми.

Мелколиственная — древесная порода с относительно мелкими листьями, к ней принято относить все виды березы, осину, ольху серую и ольху чёрную.
Широколиственная — древесная порода с относительно широкими листьями, к ней относятся бук, граб, липа, клён, ильм, ясень.
Твердолиственная порода — лиственная древесная порода, характеризующаяся высокой плотностью древесины. К твердолиственным породам принято относить дуб, бук, граб, ясень, клён, грушу, тик, акацию.
Мягколиственная порода — лиственная древесная порода, характеризующаяся невысокой плотностью древесины. К мягколиственным породам принято относить осину, ольху, берёзу повислую и берёзу пушистую, липу, тополь, иву.

Основные лиственные породы

Береза имеет большее распространение в лесах России по сравнению с другими видами. Береза – рассеяно—сосудистая безъядровая порода древесины с желтоватым оттенком. Годичные слои видны плохо. Сердцевинные лучи видны лишь на строго радиальных разрезах (расколах). Береза имеет сравнительно высокие прочностные показатели, но малую стойкость к гниению; при сушке сильно коробится.

Дуб – очень ценная сосудистая порода с темно—бурым и желтовато—коричневым ядром и узкой желтовато—белой заболонью. На поперечном разрезе в ранней зоне годичного слоя видны крупные сосуды, а в темной поздней зоне – светлые радиальные пламевидные сердцевинные лучи. Древесина дуба плотная, прочная, стойкая к гниению, имеет красивую текстуру; хорошо гнется и поддается механической обработке. В связи с дефицитом этой древесины применяется в виде строганого шпона, а также в виде массивных деталей. Кроме мебели, из дуба изготавливают паркет, бочки для вина и пива, детали оборудования в машиностроении и др. В мебельном производстве высоко ценится мореный дуб, имеющий темно—серый, почти черный цвет. Из коры и древесины дуба получают дубильно—экстрактивные вещества, используемые для выделки кож, меха и др.

Ясень – кольцесосудистая ядровая порода с желтоватой или розовой заболонью и светло—бурым ядром. Годичные слои хорошо видны, сердцевинные лучи не заметны. По цвету и строению напоминает дуб, но несколько светлее; используется в хозяйстве страны. Отличается в основном высокой ударной вязкостью, хорошо гнется, не дает отщепов, поэтому применяется в производстве спортивного инвентаря: теннисных ракеток, хоккейных клюшек.

Клен – рассеяно—сосудистая безъядровая порода. Имеет белую с красноватым или буроватым оттенком древесину На всех разрезах хорошо видны годичные слои, а на радиальном – и сердцевинные лучи, которые создают характерную рябоватость. Клен используется в мебельном производстве и для изготовления корпусов музыкальных инструментов, но имеет ограниченное применение из—за малых запасов в лесных массивах России.

Липа – рассеяно—сосудистая порода, безъядровая. Древесина белая с легким розовым оттенком, годичные слои слабо заметны, имеет однородное строение, мягкая, мало трескается при сушке и обработке, почти не коробится, поэтому служит хорошим материалом для резных работ.

Орех – очень ценная порода, рассеяно—сосудистая с древесиной коричнево—серой неравномерной окраски, годичные слои на разрезах заметны слабо, но видны крупные сосуды Благодаря таким качествам древесина ореха используется для получения строганого шпона и изготовления высокохудожественной мебели, различных деталей с целью создания оригинальных интерьеров.

Тополь – рассеяно—сосудистая ядровая быстрорастущая порода с широкой заболонью белого цвета. Годичные слои широкие, но малозаметные. Древесина мягкая, нестойкая к гниению, применяется в производстве целлюлозы и различных изделий для бытовых нужд. Запасы тополя в лесах России небольшие, поэтому его применение ограничено.

Различают

Светолюбивые древесные породы — растения, произрастающие на открытых местах и не выносящие длительное затенение.
Теневыносливые древесные породы — породы деревьев, выносящие некоторое затенение, но хорошо растущие и при полном освещении.

Макроструктура древесного ствола

В растущем дереве различают корень, ствол, крону. Ствол — главная и наиболее ценная часть дерева. Строительную древесину получают из ствола дерева, от особенностей строения которого зависит качество древесины как строительного материала.

Строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом, назовём макроструктурой.

Чтобы получить представление о макроструктуре древесины, ее рассматривают с трех основных распилов — поперечного, радиального и тангенциального.

а) продольный распил- проходит через сердцевину ствола.

б) тангенциальный распил — проходит вдоль ствола, но удален от сердцевины на разное расстояние.

в) поперечный распил — проходит перпендикулярно оси ствола и образует торцевую плоскость.

Древесина, распиленная в разных направлениях, имеет различную текстуру (рисунок), и отличается своими качествами и свойствами.

На поперечном разрезе ствола древесного растения можно выделить следующие основные макроструктурные единицы древесины:

Кора — защитный покров ствола дерева, состоящий из внешнего пробкового и внутреннего лубкового слоев. это своеобразная кожа дерева, предохраняющая его от воздействия внешней среды, а также участвующая в регуляции дыхания.
Луб — непосредственно примыкающий к камбию внутренний слой коры (флоэма), состоящий в основном из живых клеток, выполняющий проводящую функцию орт кроны дерева к его корневой системе.
Камбий — одноклеточный слой живых клеток, поочередно делящихся в сторону заболони и в сторону луба, обеспечивающий рост дерева в толщину.

На поперечном разрезе древесины можно различить концентрические слои прироста, называемые годичными кольцами, которые светлее к поверхности дерева и темнее у центра. Светлая часть древесины называется заболонью, а темная — ядром.

Годичное кольцо — слой древесины, образовавшийся за один год.

На радикальном разрезе годичные слои имеют вид продольных и прямых полос, на тангенциальном — извилистых конусообразных линий. Подсчитав годичные кольца, можно узнать, сколько лет прожило дерево.

Заболонь — как, более молодая часть ствола, менее устойчива к загниванию, чем ядро, но более эластична. Ширина заболони колеблется в зависимости от породы, условий произрастания и других факторов. У одних пород ядро образуется на третий год (тис, белая акация), у других — на 30…35-й год (сосна). Поэтому заболонь у тиса узкая, у сосны широкая.
Ядро образуется за счет отмирания живых клеток древесины, закупорки водопроводящих путей, отложения дубильных, красящих веществ, смолы, солей, поэтому, ядро обычно гораздо темнее заболони. В результате этого изменяются цвет древесины, ее масса и показатели механических свойств.. Ядро у многих пород окрашено в более темный цвет, оно является самой ценной, самой прочной частью древесины.
Сердцевидные лучи. На поперечном разрезе некоторых пород хорошо видны невооруженным глазом светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре линии — сердцевидные лучи. Сердцевидные лучи имеются у всех пород, но видны лишь у некоторых. Особенно хорошо сердцевинные лучи видны у дуба, бука, платана. Сердцевинные лучи служат для прохода в поперечном направлении по стволу воды, воздуха и органических веществ, вырабатываемых деревом.
Сердцевина находится внутри первого годичного слоя, в центре ствола. Сердцевина находится в центре ствола и проходит по всей его длине. Она представляет собой рыхлую ткань, которая легко разрушается живыми организмами, состоит в основном из живых клеток, образующаяся за счет деления клеток верхушечной образовательной ткани при росте дерева в высоту. Сердцевина не применяется в строительстве.

Пороки в строении древесины

При переработке древесины часто встречаются пороки строения древесины, связанные с неправильным строением ствола. Различают следующие виды пороков строения древесины:

косослой, или наклон волокон, представляющий собой отклонение волокон от продольной оси ствола; а – тангенциальный наклон в круглых лесоматериалах; б – местная;

2) крень – сплошная(а) или местная(б) в виде резкого утолщения древесины поздних годичных слоев;

3) свилеватость – резко волнистое или путаное расположение древесных волокон (заготовки древесины с таким пороком используются при изготовлении художественных изделий, мебели, топорищ и различных поделок);

4) завиток – местное искривление годичных слоев около сучков или проростей (древесина с таким пороком используется в мебельном производстве и художественных промыслах);

5) кармашки смоляные. Встречаются в древесине хвойных пород, особенно у ели, представляют собой полости между годичными слоями, заполненные смолой;

6) засмолок – участок древесины хвойных пород, обильно пропитанный смолой;

7) двойная сердцевина – две сердцевины в одном поперечном сечении бревна, которые образуются в месте раздвоения ствола;

8) пасынок – отставшая в росте и отмершая вторая вершина, которая обычно располагается под острым углом;

9) сухобокость. Возникает в результате повреждения коры растущего дерева в виде омертвевшего участка ствола; а – открытая; б – закрытая;

10) прорость. Представляет собой заросшую рану, как правило, заполненную остатками коры и омертвевшими тканями;

11) рак, который является раной дерева и возникает на поверхности ствола в результате деятельности паразитных грибов и бактерий, при этом изменяются строение древесины и форма ствола;

12) ложное ядро, которое напоминает настоящее ядро, но отличается более неоднородным строением и менее правильной формой, выделяется как темная, неравномерно окрашенная зона в центральной части ствола, отделяется от заболони темной, а иногда светлой полосой, появляется от воздействия грибов, сильных морозов, как реакция на раны и по другим причинам, при этом древесина ложного ядра более хрупкая и менее прочная, а внешний вид, как правило, хуже; а – округлое; б – звездчатое; в – лопастное

13) внутренняя заболонь – наличие нескольких годовых слоев в ядровой древесине, которые по цвету и свойствам похожи на заболонь, причем она имеет пониженную стойкость к загниванию и повышенную проницаемость для жидкостей;

14) водослой – порок древесины в виде участков, имеющих повышенную влажность в результате действия бактерий, грибов, проникновения дождевой воды через раны или от перенасыщенности почвы влагой.

Загнивание древесины и защита

Гниение древесины может происходить лишь при создании определенных условий: температура – от 0 до 50 град. C, доступ кислорода, влажность воздуха – 80–100%, влажность самой древесины – не менее 15–20%. Оговорка при упоминании о температуре не случайна: существуют грибы, не останавливающие свой рост и при нескольких градусах ниже нуля.

В идеале, борьбу с возможным гниением древесины начинают еще на стадии производства и хранения пиломатериалов. Влажность свежесрубленной древесины меняется по сезонам, но в среднем составляет 60–80%, поэтому ее необходимо подвергать сушке. Самый доступный вариант – естественная сушка, заключающаяся в не менее чем годовом «вылеживании».

Особого внимания заслуживают конструктивные мероприятия, предупреждающие совместное воздействие избыточного увлажнения и промерзания деревянных конструкций, резкой смены температур, конденсации влаги, недостаточной циркуляции воздуха. Защиту древесины от атмосферной влаги обеспечивают водонепроницаемая кровля и окраска водостойкими лакокрасочными материалами, от капиллярной влаги – соответствующая гидроизоляция. Избежать конденсационного увлажнения можно, правильно разместив тепло- и пароизолирующие слои (первый – ближе к наружной, т. е. холодной поверхности, второй – напротив, ближе к внутренней, т. е. теплой).

Разумеется, деревянные конструкции должны опираться на фундаменты и располагаться выше уровня грунта. Не следует забывать об отводе грунтовых вод (дренаже) и устройстве отмосток. Повышению биостойкости способствует хорошее проветривание древесины, обеспечивающее ее естественное высыхание в процессе эксплуатации. Поэтому желательно, чтобы рядом с домом не росли большие деревья, создающие затенение и препятствующие аэрации. Весомый вклад в предупреждение гнилостных поражений деревянных стен может внести обшивка их досками. Особенно с торцов, поскольку торцевой срез является наиболее «слабым местом», и проникание влаги происходит здесь гораздо быстрее и глубже.

Своевременному обнаружению загнивания способствуют тщательные ежегодные осмотры деревянных конструкций. Оптимальное время для этого – весна. Признаками, определяющими начало разрушительной деятельности грибов, являются: изменение внешнего вида древесины, появление характерного запаха и деформация постройки. При обнаружении загнивания следует взять пробы поврежденной древесины для того, чтобы выяснить ее влажность и плотность, а также вид гриба-разрушителя.

В результате гниения физико-механические характеристики древесины заметно меняются. При 15%-ой влажности плотность гнилой древесины в 2–3 раза меньше, а ее твердость в 20–30 раз ниже, чем здоровой. От плотности зависит способность деревянных элементов справляться с ролью несущих конструкций. И если на окладных венцах обнаружены очаги загнивания и одновременно с этим наблюдаются перекосы оконных и дверных проемов или подвижки наружных и внутренних стен – значит, свои функции эти венцы уже не выполняют.

В зависимости от размеров и степени поражения древесины принимается решение либо о проведении полной замены поврежденных конструкций, либо о локализации поврежденных мест с целью предупреждения дальнейшего распространения «инфекции».

Локализация подразумевает:

вскрытие конструкций, если они были облицованы какими-либо отделочными материалами; удаление разрушенной части древесины с помощью карщетки, скребка или ножовки (при этом вся гнилая древесина тщательно собирается и сжигается); антисептирование.

В домашних условиях доступны следующие способы антисептирования: диффузионный (обмазка пастами); поверхностный, т. е. антисептирование растворами, наносимыми кистями или методом опрыскивания. Антисептические пасты состоят из антисептика, клея и наполнителя, обеспечивающего необходимую консистенцию пасты. Так, битумная паста получается путем добавления в расплавленный битум зеленого масла, фторида натрия и торфяного порошка. Силикатная паста представляет собой смесь кремнефторида натрия, жидкого стекла и каменноугольного масла. Используются также экстрактовые и глино-экстрактовые пасты на фтористом или кремнефтористом натрии. При влажности древесины более 40% входящий в состав пасты антисептик растворяется и интенсивно проникает (диффундирует) в древесину. При уменьшении влажности диффузия прекращается.

Для антисептирования здоровой древесины часто применяют 5%-ый раствор бихромата калия в 5%-ой серной кислоте. Им рекомендуется обрабатывать не только древесину, но и землю на глубину до 0,5 метра. Эффективным средством для пропитки балок и нижних венцов является водный раствор бихромата калия. Образующаяся окись хрома надежно защищает древесину не только от гниения, но и от поражения личинками насекомых.

Возгорание древесины и защита

Горение представляет собой процесс термического разложения древесины, состоящий из пламенной фазы и тления, при котором происходит движение кислорода в толщу древесины.

Горение может происходить только в том случае, когда имеется достаточный приток кислорода, а сама теплота сгорания не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков древесины до температуры воспламенения. Температура воспламенения, т. е. момент вспышки горючих газов для различных пород древесины колеблется в сравнительно небольших пределах — от 250 до 300°. Длительный нагрев древесины при температуре 120—150° сопровождается медленным и постепенным обугливанием, с образованием при этом самовоспламеняющегося на воздухе угля, весьма опасного для незащищенных деревянных элементов.

Воспламеняемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения деревянного элемента, скоростью воздушного потока (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное,, вертикальное) и т, п. Решающее значение для процесса горения имеет калорийность материала. Сухая и легкая древесина воспламеняется быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Мокрая древесина труднее воспламеняется, так как до воспламенения необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. Круглые и массивные элементы горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами и относительно развитой боковой поверхностью. Не струганная поверхность элементов, подобная рыхлой древесине, воспламеняется быстрее, чем гладкая.

Хорошие результаты дает пропитка древесины в горячих и холодных ваннах. Для такой пропитки применяется аммофос — белый кристаллический порошок, представляющий собой аммониальные соли фосфорной кислоты, сернокислый аммоний (технический), диаммонийсфат (технический), не вызывающие коррозии стали.

Для получения раствора, обладающего одновременно огнезащитными и антисептическими свойствами, в состав добавляется фтористый натрий.

Более простым, но менее эффективным средством огнезащиты деревянных элементов является поверхностная их пропитка путем погружения на 2—3 часа в водный раствор солей (фосфорнокислый, сернокислый аммоний и т. п.) или поверхностная двух трех кратная обработка (краскопультом или кистью) водными огнезащитными растворами того же состава. При этом раствор проникает на глубину 1 — 1,5 мм.

Наконец, еще одним и также простым средством является окраска поверхностей деревянных элементов специальными огнезащитными силикатными и другими красками или обмазка огнезащитным составом (суперфосфатом и др.).

Все огнезащитные окраски и обмазки частично задерживают возгорание. При высоких температурах древесина под покровом краски или обмазки подвергается сухой перегонке, с выделением продуктов разложения — горючих газов, выходящих наружу, с последующим выпучиванием и разрывом покрова. При этом горение газовых струй происходит в значительном отдалении от поверхности древесины при уменьшенном подогревающем действии пламени и замедленной скорости и распаде древесины. Огнезащитное действие окраски и обмазки объясняется также теплоизолирующим действием их покрова, который у некоторых красок способен при действии высоких температур значительно увеличиваться в объеме, образуя пену или пузыри, отдаляющие начало сухой перегонки дерева.

Полуфабрикаты

Рис. 6.1. Виды материалов: 1 — пиловочные строительные бревна; 2 — пластина; 3 — четвертины; 4, 5 — обрезные доски; 6 — необрезная доска; 7 — горбыль; 8 — брус; 9 — доска, строганная с четырех сторон; 10 — шпунтованные доски с прямоугольным пазом и гребнем; 11 — шпунтованные доски с треугольным пазом и гребнем; 12 — фальцованные доски; 13 — плинтус; 14 — наличники

В строительстве применяется древесина хвойных пород, с правильным строением ствола и большей устойчивостью к загниванию.

При обработке деревьев получают лесоматериалы.

Круглые лесоматериалы – подразделяют на бревна, подтоварник и жерди.

Бревна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных пород должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14см и длину 4...6,5м.

Подтоварник - часть ствола дерева с диаметром верхнего торца 8...13см и длиной 3...9 м. Их используют для различных целей в жилом и сельскохозяйственном строительстве, а также для вспомогательных сооружений.

Жерди с диаметром верхнего торца менее 8...3 см и длиной 3...9м; их применяют для вспомогательных и временных сооружений.

Пиломатериалы (рис.6.2)

Брусья имеют квадратное или прямоугольное сечение (а/b≤2); брусья, опиленные с двух противоположных сторон, называют двухкантными, а опиленные с четырех сторон – четырехкантными. Брусья используют для устройства стен, перекрытий, стропил и т. д. Бруски – пиломатериал, аналогичный брусьям, но имеющий толщину менее 100 мм; длина такая же, как у брусьев. Из брусков изготовляют элементы деревянных конструкций и столярные изделия.. Из древесины хвойных и лиственных пород изготовляют большой ассортимент погонажных изделий, паркета и паркетных изделий, столярных плит, фанеры и т. п.