2.1 Сырьевая база применения древесины в строительстве

Россия - самая богатая лесом страна в ми­ре, запасы древесины в которой примерно 80 млрд. м³, что составляет около 40 % мировых запа­сов. Основные лесные ресурсы России сосредоточены в Сибири и на Дальнем Востоке, занимая 73 % всей пло­щади лесов в стране. Преобладающими породами являют­ся хвойные: лиственница 37 %, сосна 19, ель и пихта 20, кедр 8%. Запасы березы, являющейся основным сырьем для фанерной промышленности, составляют около 13%.

2.2 Анатомическое строение древесины хвойных пород.

В результате растительного происхождения и условий произ­растания дерева древесина имеет трубчатое слоистоволокнистое строение. Основную массу древесины составляют древесные волок­на, расположенные вдоль ствола. Они состоят из удлиненных пу­стотелых оболочек отмерших клеток (трахеидов почти прямоуголь­ной формы, средней ширины 50 мкм и длины 3 мм) органических веществ (целлюлозы и лигнина).

Древесные волокна располагаются концентрическими слоями вокруг оси ствола, которые называют годичными слоями потому, что каждый слой нарастает в течение года. Они хорошо заметны в виде ряда колец на поперечных разрезах стволов, особенно хвой­ных деревьев, и по их количеству можно определить возраст де­рева. Каждый годичный слой состоит из двух частей. Внутренний более широкий и светлый слой состоит из мягкой ранней древеси­ны, образующейся весной, когда дерево растет быстро. Клетки ранней древесины имеют более тонкие стенки и широкие полости. Наружный узкий темный слой состоит из более твердой поздней древесины, образующейся летом. Клетки поздней древесины имеют более толстые стенки и узкие полости. Плотность и прочность дре­весины зависят от относительного содержания в ней поздней древе­сины, которое у сосны, например, колеблется от 10 до 30% (рис. 2.1).

Средняя часть стволов сосны, кедра и лиственницы имеет более темный цвет, содержит больше смолы и называется ядром. Сред­няя часть стволов ели и пихты содержит меньше воды и состоит из так называемой спелой древесины. Кроме этих основных частей в древесине имеются горизонтальные сердцевинные лучи, мягкая сердцевина, смоляные ходы, сучки, и снаружи она покрыта мягкой корой.

Качество лесоматериалов определяется в основном степенью од­нородности строения древесины, от которой зависит ее прочность.

	На поперечном сечении ствола дерева различают следующие части (рис. 2.1): под корой расположен тон­кий слой камбия, отлагающего древесину его деятельность зависит и от внешних условий. Камбиальной зоной обыч­но называют слой камбия вместе с молодыми, еще не дифференцированными элементами древесины. В расту­щем дереве камбий обусловливает прирост древесины и коры
Рис. 2.1. Главные разрезы ствола: П - поперечный; Р - радиальный; Т – тангенциальный.

В центре сечения ствола расположена сердцевина, имеющая форму небольшого круглого пятнышка диа­метром 2—5 мм.

Вся основная древесина, расположенная между то­неньким слоем камбия и сердцевиной, состоит из двух частей, немного-отличающихся одни от других цветовы­ми оттенками — внутренняя зона, более темная, называ­ется ядром, а более светлая заболонью. С возрастом размеры ядра увеличиваются за счет перехода части заболонной древесины в ядровую, а ширина заболони по­степенно уменьшается. В то же время процент площади поперечного сечения ствола, приходящийся на заболонь, увеличивается с переходом вверх по стволу.

На поперечном сечении ствола можно увидеть кон­центрические слои, окружающие сердцевину. Каждое такое кольцо представляет собой ежегодный прирост древесины и называется годичным слоем. Ширина годич­ных слоев колеблется в зависимости от возраста, поро­ды, условий произрастания и положения в стволе.

Древесина состоит из клеток двух видов — прозенхимных и паренхимных.

К прозенхимным клеткам от­носятся трахеиды — полые клетки, сильно вытянутые в длину с заостренными концами. Среднее отношение дли­ны этих клеток к их размерам в поперечном сечении при­близительно равно 50—60.

Установлено, что в 1 см³ древесины приблизительно размещается 420000 трахеид. Основными элементами древесины хвойных пород являются трахеиды, которые занимают свыше 90 % общего объёма древесины.

Паренхимные клетки в хвойной древесине входят в состав сердцевинных лучей. В растущем дереве по серд­цевинным лучам происходит движение питательных ве­ществ и воды в горизонтальном направлении в период вегетации, а в период покоя в них хранятся запасные питательные вещества. В процессе роста трахеиды свои­ми заостренными концами врастают между другими ана­томическими элементами или себе подобными элемен­тами.

Трахеиды хвойных пород выполняют не только свой­ственные им проводящие функции, но и механические. Трахеиды ранней части годичного слоя об­ладают тонкими стенками и большими внутренними по­лостями, а трахеиды поздней части годичного слоя име­ют более толстые стенки и малые полости. Резкость перехода между ранней и поздней древесиной в пределах одного годичного слоя неодинакова у разных представителей хвойных пород (у лиственницы — рез­кий а у сосны менее резкий). Но даже при таком заметном переходе как у лиственницы можно установить про­межуточные ряды клеток, которые нельзя отнести по их форме ни к ранней, ни к поздней древесине.

В составе стенки клетки особую роль играет лигнин. Если высокая прочность при растяжении обеспечивает­ся в основном целлюлозными микрофибриллами, то лиг­нин придает оболочке прочность на сжатие. Невольно возникает аналогия между микрофибриллами и армату­рой, а также между лигнином и бетоном. От толщины стенок клеток зависит плотность древесины.
	Рис. 2.2 Схема строения обо­лочки трахеид

В древесине хвойных пород из паренхимных клеток состоят в основном многочисленные сердцевинные лучи (см. рис. 2.2). Они узкие, преимущественно однорядные, но среди них встречаются и многорядные лучи со смоля­ным горизонтальным ходом посредине. У сосны, ели и лиственницы кроме паренхимных клеток лучи содержат трахеиды.

Только на основе глубокого анализа микро и субмик­роструктуры древесины можно раскрыть действительный характер и особенности механических свойств древеси­ны, как материала, для строительных конструкций.