Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Древесные породы

Виды древесных пород.

Древесные породы по ряду биологических признаков принято разделять на хвойные и лиственные. Такое же деление принято и в строительстве.

Хвойные породы.

Хвойные породы в средней полосе составляют основные запасы деловой древесины. В строительстве в основном применяется древесина именно хвойных пород, отличающихся правильным (с меньшим количеством пороков) строением ствола и большей устойчивостью к загниванию, которая связана со смолистостью хвойной древесины.

Сосна обыкновенная. Древесина обладает высокими физико-механическими свойствами (особенно из северных районов европейской части России). Благодаря свойствам древесины, широкому распространению и доступности является основной из хвойных пород. Ядровая порода со смоляными ходами (сосредоточены главным образом в поздней древесине). Заболонь желтовато-белого цвета, ядро от розового до буровато-красного цвета. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах с довольно резким переходом от ранней древесины к поздней. Сердцевинные лучи не видны. Имеет только мутовчатые сучки. Используется в промышленном, жилищном, железнодорожном и сельскохозяйственном строительстве, в столярно-мебельном производстве, изготовлении строительных деталей и др.

Ель европейская (обыкновенная) и сибирская. По физико-механическим свойствам (плотность твердость, прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе) уступает сосне (примерно на 10%),но по коэффициенту качества несколько превосходит ее на (3-4%). Древесина ели строгается труднее древесины сосны. Достоинства: однородность строения, сохраняющийся долгое время белый цвет, малая смолистость; высокая способность резонировать. Порода безъядровая, но со спелой древесиной; имеет немногочисленные смоляные ходы. Древесина однородного белого цвета, иногда со слабым желтоватым или розоватым оттенком. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах; поздняя древесина несколько отличается от ранней более темным цветом. Сердцевинные лучи не видны. В отличие от сосны более крупные сучки располагаются мутовками, между которыми попадаются одиночные сучки меньших размеров. В большинстве случаев применяется наряду с сосной. Кроме того, в музыкальной промышленности (для изготовления дек), для выработки тары под продовольственные товары, для производства гонта, драни, обечайки и др.

Лиственницы. Древесина обладает высокими физико-механическими свойствами; по плотности и прочности примерно на 30% превосходит сосну. Отличается стойкостью против гниения, сравнительно небольшой сучковатостью. Повышенная твердость и смолистость затрудняют обработку. Большое различие между радиальной и тангенциальной усушкой обуславливает склонность к растрескиванию. Порода ядровая с мелкими немногочисленными смоляными ходами. Заболонь узкая, белого цвета с легким буроватым оттенком; ядро красновато-бурое, резко отделяется от заболони. Годичные слои очень хорошо выделяются во всех разрезах; ранняя древесина светло-бурая, резко переходит в сердцевинные лучи невидны. Сучки одиночные, разбросаны (не в мутовках). Используется в строительных конструкциях, где требуется высокая прочность и стойкость против гниения. Так же заменяет дуб в вагоностроении, используется в мебельном производстве, для изготовления паркета и т. п.

Пихты сибирская и кавказская. Древесина сибирской пихты с заметно пониженными физико-механическими свойствами по сравнению с древесиной елью (плотность и прочность при сжатии ниже на 15-25%; при статическом изгибе на 20%; ударная вязкость на 50%). Древесина кавказской пихты по свойствам не уступает древесине ели. Порода безъядровая, но со спелой древесиной. Похожа на древесину ели, от которой отличается отсутствием смоляных ходов; однородного белого цвета. Годичные слои видны на всех разрезах. Поздняя древесина отличается от ранней более темным цветом. Крупные сучки расположены мутовками, между которыми встречаются мелкие одиночные сучки. Используется наравне с древесиной ели.

Кедр сибирский или сосна сибирская. Древесина мягкая, легкая, хорошо обрабатывается. По физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между древесиной ели сибирской и пихты сибирской, но превышает их по стойкости против гниения. Прочность при сжатии и статическом изгибе ниже на 4-5% при плотности равной плотности древесины ели сибирской. Порода ядровая с широкой розовато-белой заболонью, не резко отграниченной от буровато-розового ядра; имеет смоляные ходы. Годичные слои хорошо заметны на всех разрезах. Переход от ранней зоны к поздней постепенный, растушеванный. Сердцевинные лучи не видны. Применяется для производства карандашей (легко и гладко режется в разных направлениях), в столярном и мебельном производствах (красивый внешний вид, цвет и текстура).

Лиственные породы.

Лиственные породы в строительстве используют значительно реже, чем хвойные. Среди многообразия лиственных пород наибольшее применение в строительстве нашли дуб, ясень, бук, береза, осина.

Лиственные кольцесосудистые.

Дуб летний. Древесина отличается высокой твердостью, стойкостью против гниения, способностью гнуться. Имеет красивую текстуру и цвет. Порода ядровая, заболонь узкая, желтовато-белая, резко отграничена от ядра, окраска которого варьирует от светло-бурой до темно-бурой. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах. На поперечном разрезе ранняя древесина состоит из одного или нескольких рядов крупных сосудов, образующих кольцо. Поздняя древесина плотная, содержит лишь мелкие сосуды, собранные в радиальные группы, которые вместе с паренхимой напоминают язычки пламени. Имеет широкие и узкие сердцевинные луч. Широкие лучи хорошо видны на всех разрезах, особенно на радиальном (длинные и широкие блестящие ленты или пятна). Древесина используется в столярном и мебельном, фанерострогальном и паркетном производствах, судостроении. Также в сельскохозяйственном машиностроении, в производстве заготовок клепки для бочек под виноградные вина, коньяки, пиво.

Ясени обыкновенный и маньчжурский. Древесина отличается высокой прочностью и вязкостью, малой склонностью к растрескиванию, хорошей способностью к изгибу и довольно красивой текстурой (напоминает древесину дуба). Прочность при статическом изгибе, ударная вязкость и торцовая твердость выше по сравнению с древесиной дуба в среднем на 15%. По сравнению с ясенем обыкновенным физико-механические свойства древесины ясеня маньчжурского несколько ниже. Прочность при статических нагрузках меньше примерно на 10%, а ударная вязкость в среднем ниже на 40%. Широкая заболонь белого цвета с желтоватым или розоватым оттенком, не резко отграниченная от светло-бурого ядра (у ясеня маньчжурского заболонь в среднем более узкая, а ядро темнее по цвету). Годичные слои хорошо видны на всех разрезах. На поперечном разрезе ранняя древесина состоит из одного или нескольких рядов крупных сосудов, собранных в кольцо. Поздняя древесина плотная, содержит лишь мелкие сосуды, образующие небольшие группы в виде светлых точек или черточек у границ годичных слоев. Сердцевинные лучи узкие (почти незаметны), широких лучей нет. Используется преимущественно в производстве спортивного инвентаря. Из ясеня изготовляют лестничные перила и рукоятки для инструментов. Благодаря красивой текстуре широко применяют в мебельном, фанерострогальном производствах.

Лиственные рассеяннососудистые.

Березы бородавчатая и пушистая. Произрастая зачастую вместе на одном и том же участке, в результате естественной гибридизации часто дают различные переходные между ними формы. Древесина отличается высокой прочностью, особенно при ударных нагрузках, однородного строения и цвета, средней плотности и твердости. Малостойкая против гниения. Порода безъядровая, заболонная (без спелой древесины). Древесина белая с красноватым (реже желтоватым) оттенком. Годичные слои на всех разрезах различаются плохо. Сосуды почти незаметны. Сердцевинные лучи узкие, едва видимые лишь на радиальном разрезе (лучше - на расколе). Благодаря широкому распространению, доступности для эксплуатации и высоким механическим свойствам занимает по промышленному значению первое место среди лиственных пород России. Характерная область применения – производство лущеного шпона, фанеры, древесностружечных плит, древесно-слоистых пластиков, лыж, ружейных лож, катушек. Широко применяется в мебельном производстве, производстве строительных деталей, ящичной тары и т. п.

Липа мелколистная. Древесина обладает невысокими физико-механическими свойствами (близка к осине), мягкая, легкая, однородного строения, хорошо режется, мало трескается и слабо коробится. Порода безъядровая, древесина белая с легким розоватым или красноватым оттенком. Годичные слои различаются на всех разрезах, но довольно слабо. Сосуды мелкие, незаметные. Сердцевинные лучи узкие, но различаются невооруженным глазом. На поперечном разрезе они заметны как очень тонкие блестящие линии, а на радиальном – как тусклые полоски и пятна, окрашенные несколько темнее окружающей древесины. Вследствие малой деформации и легкости обработки используется для изготовления чертежных досок, моделей в литейном деле, деревянной посуды, карандашей, резных изделий, игрушек, а также для тары под жидкие продукты, ящиков для столов.

Буки восточный (или кавказский) европейский (или карпатский). Древесина высокой прочности, с красивой текстурой на радиальном разрезе, но малостойкая против гниения. По сравнению с древесиной дуба плотность, твердость и прочность при сжатии вдоль волокон ниже примерно на 2-10%, прочность при статическом изгибе и ударная вязкость почти одинаковы. В пропаренном состоянии хорошо гнется. Порода безъядровая, древесина белая с желтовато-красным оттенком. У перестойных деревьев часто встречается ложное буровато-красное ядро. Годичные слои хорошо заметны на всех разрезах. Сосуды мелкие, почти незаметные. Есть широкие и узкие сердцевинные лучи. Широкие лучи хорошо видны на всех разрезах. На поперечном - в виде блестящих светлых линий, на радиальном - в виде блестящих различной ширины отрезков, лент или пятен, на тангенциальном – в виде коричневых чечевичек высотой 3 - 5 мм, довольно равномерно распределенных по древесине, что придает ей очень характерный (крапчатый) рисунок. Применяют в производстве гнутой мебели, для изготовления строганного шпона, в музыкальной промышленности (для корпусов народных инструментов). Используется также в машиностроении для изготовления детских лыж, ружейных лож, весел, обувных колодок, каблуков, шпуль, ткацких челноков, чертежных принадлежностей.

Макроструктура древесины.

Макроструктура. Для характеристики древесины иногда достаточно определить следующие показатели макроструктуры.

Ширина годичных слоев определяется числом слоев, приходящихся на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на торцовом срезе. Ширина годичных слоев оказывает влияние на свойства древесины. Для древесины хвойных пород отмечается улучшение свойств, если в 1 см насчитывается не менее 3 и не более 25 слоев. У лиственных кольцесосудистых пород (дуб, ясень) увеличение ширины годичных слоев происходит за счет поздней зоны и поэтому увеличиваются прочность, плотность и твердость. Для древесины лиственных рассеяннососудистых пород (береза, бук) нет такой четкой зависимости свойств от ширины годичных слоев.

На образцах из древесины хвойных и кольцесосудистых лиственных пород определяют содержание поздней древесины (в %). Чем выше содержание поздней древесины, тем больше ее плотность, а следовательно, и выше ее механические свойства.

Степень равнослойности определяется разницей в числе годичных слоев на двух соседних участках длиной по 1 см. Этот показатель используется для характеристики резонансной способности древесины ели и пихты.

При обработке древесины режущими инструментами происходит перерезание полых анатомических элементов (сосудов) и на поверхности древесины образуются неровности. У таких пород, как дуб, ясень, грецкий орех, величина структурных неровностей значительная. Так как древесина указанных пород используется для отделки изделий, то перед полированием необходимо уменьшить величину этих неровностей. Для этого производится специальная операция, которая называется порозаполнением.

Основные свойства древесины.

Главным показателем механических свойств древесины является ее прочность, способность противостоять расщеплению при воздействии внешних сил. Для определения технологичности очень важным показателем будет твердость, т.е. сопротивляемость обработке различным инструментом. Пластичность является также важным показателем технологичности, т.к. это свойство древесины изменять свою форму без признаков разрушения в процессе гнутья. Пластичность предполагает сохранение древесиной приданной гнутьем формы после снятия нагрузки. Упругость же, наоборот, предполагает восстановление первоначальной формы после снятия внешней нагрузки. Большое значение имеют плотность древесины, влажность, показатели усушки, разбухания, теплопроводности. Рассмотрим их подробнее:

Плотность.

При условии влажности не более 12% по показателям плотности древесину можно разделить на следующие группы:

высокой плотности ... 750 и выше
средней плотности ... 550 - 740
малой плотности ... 540 и ниже

(плотность основных пород приведена в таблице 1, в приложении).

Влажность.

Свойство древесины, характеризующее количество содержащейся в ней влаги. Структура древесных волокон такова, что влага лучше всего проникает через торцевые поверхности. Влага, находящаяся в полостях клеток и межклеточном пространстве, называется свободной, а в клеточных стенках - связанной или гигроскопической. Под относительной влажностью подразумевается соотношение массы заключенной в ней влаги к массе сухой древесины.

По степени влажности древесина может быть:

абсолютно сухой (влажность равна 0%)
комнатно-сухой (влажность от 8 до 15%)
воздушно-сухой (влажность от 16 до 20%)
полусухой (влажность от 21 до 23%)
сырой (влаги более 23%)
свежесрубленной (влажность от 40 до 75%)
мокрой (влажность более 75%)

(в таблице 2, в приложении, приведены показатели средней влажности древесины в свежесрубленном состоянии).

Теплопроводность.

Способность древесины проводить тепло от одной поверхности к другой. Теплопроводность зависит от ее влажности и объемного веса. Влажная древесина имеет более низкий коэффициент теплопроводности. Вес древесины зависит от породы: хвойные имеют меньшую плотность, а следовательно, и меньшую теплопроводность. Превосходство по теплопроводности дерева над кирпичом очевидно, поскольку кирпичные стенки толщиной 510 мм (в два кирпича) обладают такими же термоизоляционными свойствами, как и стена из деревянного бруса толщиной 100 мм, а по стоимости эти материалы несравнимы. К тому же, деревянные стены "накапливают" тепло и распределяют его по всему помещению. В таком доме будет тепло даже в самый лютый мороз.

Звукопроводность.

Свойство дерева проводить звук. Звук в различных направлениях распространяется с неодинаковой интенсивностью. Звукопроводность древесины вдоль волокон в 4-5 раз выше, чем поперек волокон.

Усушка.

Уменьшение общего объема древесины из-за испарения из нее влаги. Усушка прямо пропорциональна степени уменьшения влажности древесины. В различных направлениях древесина усыхает неодинаково. При уменьшении влажности от 30 до 0% усушка составляет следующие величины: вдоль волокон - 0,1%, по радиальному направлению - от 4 до 8%, по тангенциальному - от 8 до 12%.

Разбухание.

Процесс, обратный усушке. Высокая гигроскопичность является причиной того, что древесина хорошо впитывает влагу, при этом она разбухает, увеличивается в объеме, в результате чего небольшие трещины исчезают. Избыток влаги в древесине ухудшает ее физико-механические свойства. При сушке влага испаряется очень медленно. Повышенная влажность готового изделия приводит к изменению его геометрических размеров, короблению, что резко снижает ее качество.

Загнивание древесины и защита от него.

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.

5. Возгорание древесины и защита от него.

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 из древесины.

Полуфабрикаты и строительные изделия изготовляют из хвойных и лиственных пород с влажностью не выше 12% для чистого пола и 15% -для других деталей.

В зависимости от вида обработки к этой группе материалов из древесины относят: строганные бруски, строганные и шпунтовые доски для настила чистых полов, паркет, фанеру, профильные материалы - плинтусы, галтели, перильные поручни, наличники и др.

Шпунтовые доски в отличие от обычной обрезной доски имеют с одной стороны кромки шпунт (выемку), а с другой - гребень, входящий в шпунт соседней доски. Шпунт и гребень, с помощью которых доски плотно подгоняют, могут иметь различную форму - прямоугольную, треугольную, трапецеидальную и сегментную. Шпунтованные доски используют для настилки пола, устройства перегородок и других работ.

Профильные материалы - плинтусы и галтели - используют для заделки углов между стеной и полом, поручни - для устройства лестничных перил и наличники - для обшивки оконных и дверных проемов.

Паркет выпускают в виде паркетных досок, наборного и штучного паркета с влажностью древесины 8±2%. Паркетные доски состоят из двух слоев: верхнего - лицевого покрытия из паркетных планок толщиной 6-8 мм и нижнего - в виде реечного основания толщиной 18-19 мм. Планки паркета изготовляют из высококачественной древесины: дуба, бука, ясеня, сосны, лиственницы, клена, вяза и некоторых других пород.

Основанием для паркетных досок служит древесина различных пород дерева, в том числе кедра, сосны, ели, пихты, а также обработанная антисептиками древесина березы, ольхи, осины и т. п. Планки лицевого слоя паркетных досок склеивают с основанием водостойкими синтетическими клеями. Паркетные доски имеют с одной стороны кромки - паз, а с другой - гребень для плотного соединения при укладке досок в паркетный пол. Они имеют следующие преимущества по сравнению со штучным паркетом: меньший расход древесины ценных пород, более прочная наклейка паркетных планок, более высокая степень механизации производства и более высокая скорость настилки пола.