Общие сведения о древесине

I. Макроструктура древесины. В каждом растущем дереве можно выделить три части: крону (совокупность ветвей, одетых листьями), ствол и корни. На крону приходится от 5 до 20% древесины в зависимости от породы, на корни - от 5 до 25%,на ствол - от 50 до 90%. На производство деловой древесины для строительства идет только ствол.

Поскольку древесина имеет слоисто-волокнистое строение, ее изучают на трех главных разрезах ствола - поперечном (тор­цевом), радиальном и тангенциальном (рис.1). При этом выделя­ются следующие элементы макроструктуры (рис.2):

сердцевина - на поперечном разрезе имеет вид пятна диа­метром 2-5 мм коричневого или бурого цвета;

на радиальном разрезе сердцевина видна как узкая полоска того же цвета, состоит из мягкой первичной ткани;

ядро - часть ствола, окружающая сердцевину, состоящая из омертвевших клеток; эта часть древе­сины пропитана смолой (хвойные породы) или дубильными веществами (лиственные породы), имеет большую плотность и прочность ,мало проницаемая для воды и воздуха; имеет более темную окраску; образование ядра начинается с разного возраста, например, у дуба - на 8-12 год, у сосны в возрасте 30-35 лет;

у некоторых пород ядро по цвету не отличается от остальной древесины, такие породы назы­ваются спелодревесными, а древесину - спелой;

заболонь - более светлая, чем ядро, древесина, состоящая из живых клеток и проводящая воду от корней в крону; в заболони отлагаются также питатель­ные вещества; менее прочная и плотная, чем ядро;

камбий - гонкий слой живых клеток между древесиной и корой, размножающийся делением; обеспечивает прирост в толщину древесины и коры;

кора - на поперечном разрезе ствола имеет форму коль­ца, окрашенного темнее древесины; кора взрос­лого дерева состоит из наружного пробкового слоя, называемого коркой (его назначение пре­дохранять дерево от разных колебаний темпера­тур, испарения влаги и механических поврежде­ний), и внутреннего слоя, проводящего питатель­ные вещества от кроны вниз к стволу; этот слой называется лубом; объем коры от '7% (ель) до 22% (дуб, лиственница);

годичный слой - слой древесины, приросший за один год;

В зависимости от наличия ядра, заболони или спелой древе­сины породы называют - ядровыми, заболонными или спелодревесными.

Таблица 1

Характеристика пород по макростроению

Вид пород	Хвойные породы	Лиственные породы
Ядровые Спелодревесные Заболонные	Сосна, кедр, тисс, лиственница, можжевельник Ель, пихта -	Дуб, ясень, вяз, тополь, ива, орех грецкий, яблоня Бук, осина Береза, ольха, граб, липа, клен

Рис.1. Основные разрезы ствола:

1-поперечный (торцевой); 2-радиальный;3-тангентальный

Рис. 2. Макроструктура ствола:

1-сердцевина;2 -ядро;3-заболонь;4 -камбий; 5-луб; 6-кора;

7-годичные слои

ОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ ДРЕВЕСИНЫ

Хвойные породы

Сосна. Сосна занимает около 1/6 лесов СНГ по площади. Сосна - ядровая порода со смоляными ходами. Лучшая сосна из Архангельской и Вологодской областей. В Сибири лучшая сосна в Новосибирской, Красноярской, Иркутской областях.

Это основная порода древесины для строительства с высо­кими свойствами, легко обрабатываемая. Используется также для шпал, столбов, рудничных стоек, мостов, столярно-мебельного производства и других целей.

Ель. Ель занимает примерно 1/8 часть лесных площадей СНГ. Лучшие породы - европейская и сибирская ель. Ель- спелодревесная порода со смоляными ходами. По физико-механическим свой­ствам и стойкости против гниения уступает сосне. Обрабатывае­мость хуже, чем у сосны. Применяется там же, где и сосна. Кроме того, является сырьем для целлюлозно-бумажного производства.

Лиственница. Лиственница занимает по площади 2/5 всех лесов СНГ. Лучшие породы - сибирская и даурская. Лиственница -ядровая порода со смоляными ходами. Лиственница по физико-механическим показателям стоит выше всех хвойных пород. Очень стойкая против гниения. Обрабатывается труднее сосны и ели. Склонна к растрескиванию при сушке. Используется для гидротехнических сооружений, свай, столбов, шпал, различных стоек и других целей при экономической целесообразности.

Кедр. Произрастает в основном в Сибири. Кедр-порода ядро­вая со смоляными ходами. Имеет мягкую, легкообрабатываемую древесину. Применяется в столярно-мебельном производстве, для производства карандашей, как местный материал в строительстве.

Пихта. Различают сибирскую пихту и кавказскую. Лучшая порода - пихта кавказская. Пихта -спелодревесная порода без смоляных ходов. Древесину пихты применяют вместо древесины ели, но с учетом ее пониженных физико-механических показателей и повышенной загниваемости.

Лиственные породы

Дуб. Наибольшее распространение из четырех видов, про­израстающих на территории СНГ, имеет дуб летний. Дуб - ядро­вая порода с высоко прочной и твердой древесиной. Стоек против гниения. Имеет красивую текстуру и цвет. Дуб применяется в гидротехническом строительстве, для производства паркета, столярных изделий, фанеры, дубовой клепки. Широко используется в судостроении.

Ясень. На территории СНГ произрастают два вида ясеня:

ясень обыкновенный и ясень маньчжурский. Лучшими свойствами обладает древесина ясеня обыкновенного.

Ясень - ядровая порода. Древесина высокой прочности и вязкости, малой склонности к растрескиванию. Прочнее дуба. Применение ясеня во многом аналогично применению дуба. Исполь­зуется преимущественно для изготовления спортивного инвентаря и в мебельном производстве.

Вяз. Произрастает в средней полосе России. Ядровая по­рода. По свойствам уступает дубу. Применяется в обозном и фанерно-мебельном производстве.

Береза. Береза занимает 2/3 площади всех лиственных ле­сов СНГ. Береза - заболонная порода с белой древесиной. По промышленному значению занимает первое место среди лиственных пород.

Применяется для получения лущеного шпона, фанеры, строи­тельных изделий, паркета. Легко загнивает при повышенной влаж­ности.

Осина. Растет практически везде, где может существовать древесная растительность. Это – без ядровая порода с белой древесиной. Древесина мягкая, легкая. Осина - основное сырье для производства спичек. Используется для производства древесностружечных плит и фанеры. Часто загнивает на корню.

Бук. Основное значение имеет бук кавказский. Бук -спело-древесная порода с прочной и красивой древесиной. Прочность несколько ниже, чем у дуба. Бук мало стоек против гниения. Хорошо гнется. Используется в столярно-мебельном производстве, для изготовления паркета, строганного шпона. Из бука изготов­ляют чертежные принадлежности.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Усушка и разбухание

Коэффициент линейной и объемной усушки и разбухания раз­личных пород древесины представлены в таблице 2.

На рис.3 показано, как изменяется профиль изделий из древесины при усушке в зависимости от расположения.

Рис.3. Изменение профиля древесины при усушке

Таблица 2

Коэффициенты усушки и разбухания

Порода	Объемная			Радиальная		Тангенциальная
	Ку		Кр	КУ	Кр	Ку		Кр
Лиственница	0,52		0,61	0,19	0,20	0,35		0,39
Сосна	0,44		0,51	0,17	0,18	0,28		0,31
Ель	0,43		0,50	0.16	0,17	0,28		0.31
Пихта	0,39		0,44	0,11	0,11	0,28		0,31
Кедр	0,37		0,42	0,12	0,12	0,26		0,28
Береза	0,54		0,64	0,26	0,28	0,31		0.34
Бук	0,4?		0,55	0,17	0,18	0,32		0,35
Ясень		0,45	0,52	0,18	0.19.		0,28	0,31
Дуб		0,43	0,50	0.18	0.19		0.27	0,29
Осина		0.41	0,47	0.14	0,15		0,28.	0,30

Плотность древесины

В таблице 3дается плотность основных пород древесины, приведенная к 12%влажности. Влажность 12%считается стандартной для древесины.

Таблица 3

Плотность древесины при влажности 12%

Порода	Средняя плотность, кг/м3	Порода	Средняя плотность, кг/м3 кг/м3 !кг/м3
Лиственница	660	Клен	690
Сосна	500	Ясень	680
Ель	445	Бук	670
Кедр	435	Вяз	650
Пихта	375	Береза	630
Граб	300	Осина	495
Груша	710	Липа	495
Дуб	690	Тополь	455

Прочность древесины

В таблице 4приводятся прочностные характеристики древесины различных пород.

Таблица 4

Прочность древесины при влажности 12%

Породы	Прочность, МПа
	При сжатии вдоль волокон	При растяжении	При изгибе
1	2	3	4
Лиственница	64,5	125,0	11,5
Сосна	48,5 ,5	103,5 5	86,0
Ель	44,5 ,5	103,0 0	79.5
Кедр	42,0 .0	90,5 5	73.5
Пихта	39,0	67,0	68.5
Граб	60,0 .0	141,0	137,0
Ясень	59,0	145,0	123,0

Окончание таблицы 4

I	2	1	4
Дуб	57,5 »5 129	129,0	107,5
Бук	55,5 .5	123,0 0	108,5
Береза	55,0 ,0	168,0 0	109.5
Вяз	48,0 ,0	95.5	95,5
Липа	45,5	121,0 0	88,0
Осина	42,5 ,5	125,5 5	78,0

Материалы из древесины

Круглые материалы

В соответствии с ГОСТ 9463-88и ГОСТ 9462-88круглые ле­соматериалы хвойных и. лиственных пород подразделяются по тол­щине на следующие группы.

Таблица5

Группа	Толщина, см	Градация, см
Мелкие Средние Крупные	От 6 до 13 вкл. От 14 до 24 вкл. От 25 и более	1 2 2

Круглые, крупные и средние лесоматериалы называются брев­нами; мелкие - подтоварником; круглые материалы с толщиной менее 6 см называются жердями. Длина бревен -от 3 до 6,5 м (для хвойных пород) и от 2 до 6 м (для лиственных) с града­цией по длине 0,25 м.

Круглые лесоматериалы применяют для дальнейшей распиловки, а также для стол­бов, свай, стоек, элементов строительных конструкций.

Пиленая продукция

В зависимости от конфигурации поперечного сечения пилома­териалов, полученных при продольной распиловке бревен ,в соот­ветствии с терминологией по ГОСТ 18288-87 и установившимися названиями получаются:

пластины, используемые как вспомо­гательный материал для изготовле­ния крупноразмерных элементов (ба­лок, ферм и др.) и перекрытий;

четвертины, используются как вспо­могательный материал для элементов конструкций;

брус (при толщине и ширине более 100 мм), используется для изготов­ления балок, ферм, стоек, шпал;

брусок (при толщине менее 100 мм и ширине не более двойной толщи­ны), используется для элементов ферм, обрешеток, настилов;

доски не обрезные (при толщине менее 100 и ширине более двух толщин);

доски обрезные(при толщине менее 100 мм и ширине более двух толщин);;

горбыль или обапол, применяется для временных сооружений и как вспомогательный материал.

Изделия из древесины:

доски шпунтованные, применяются для полов и дощатых стенок;

доски фальцованные, применяются для полов и перегородок;

плинтус, применяется для заделки щелей между стеной и полом;

наличник, применяется для заделки щелей между дверным коробом и сте­ной;

поручни, применяются для лестнич­ных ограждений;

паркет, применяется для настилки полов;

фанера, применяется для обшивки стен и потолков, изготовления встроенной мебели.

В качестве примеров крупноразмерных изделий из древесины можно привести дверные и оконные короба, рамы, двери, элементы встроенной мебели, изделия и конструкции из клееной древесины, сборно-щитовые дома.

ИСПЫТАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ