Пиломатериалы Киев

Древесина в мире испокон веков являлась одним из самых распространенных материалов. Из далеких эпох дошли до нас прекрасные образцы деревянного зодчества, мебели, столярных изделий. Однако древесина, как и любой другой материал подвержена воздействию окружающей среды. Изделия из древесины под действием внешних факторов могут подвергаться таким разрушениям:

• Под действием высоких температур древесина может растрескиваться, гореть;
• Под действием влаги и микроорганизмов древесина может терять свою прочность, гнить;
• Под действием насекомых древесина может терять свою прочность.

В зависимость от силы внешних факторов воздействия зависит прочность и долговечность изделия из дерева, его внешний вид. Что же нужно знать и какие меры следует предпринять для того, чтобы увеличить срок службы изделия из дерева, чтобы оно своей надежностью, красотой и неповторимостью долгие годы радовало нас и наших потомков.

Существует несколько способов защиты древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания:

• сушка древесины;
• конструктивные меры по предотвращению увлажнения и возгорания конструкций в процессе эксплуатации;
• пропитка древесины антисептиками, инсектицидами и антипиренами.

Разрушение древесины грибковыми заболеваниями и насекомыми в большинстве случаев вызывается увлажнением конструкций. Как правило, это связано с повышенной влажностью окружающей среды или недостаточной вентиляции. Для предупреждения разрушения древесины принимается ряд конструктивных мер: изоляция ее от грунта, камня и бетона, устройство специальных каналов для вентиляции, защита деревянных конструкций от атмосферных осадков и т.п. К сожалению, мерами конструктивного характера нельзя полностью предохранить древесину от увлажнения и загнивания.

Влажность древесины

Влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объёме древесины, к массе сухой древесины, выраженной в процентах. Влага в древесине пропитывает клеточные оболочки и заполняет полости клеток и межклеточные пространства.

• Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной, или гигроскопической.
• Влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной, или капиллярной.

При высыхании древесины сначала испаряется свободная влага, а затем гигроскопическая. При увлажнении древесины влага из воздуха пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения. Дальнейшее увлажнение древесины с заполнением полостей клеток и межклеточных пространств происходит только при непосредственном контакте древесины с водой.

Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и связанной влаги. Предельное количество влаги зависит от того, как велик объём пустот в древесине, который может быть заполнен водой.
Состояние древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится воздух, называется пределом гигроскопичности. Влажность, соответствующая пределу гигроскопичности, при комнатной температуре (20° С) составляет 30% и практически не зависит от породы.

Прочность древесины находится в прямой связи с шириной годичных слоев и процентом поздней части и плотностью древесины. Исследования хвойных пород показали, что для каждой породы существует оптимальное число годичных слоев, при котором прочностные показатели получились максимальными. Особенно удобно для оценки прочностных характеристик использование плотности, твердости, динамического модуля упругости, резонансной частоты к скорости звука.

Неразрушающие испытания по определению прочности очень важны для древесины, отличающейся даже в пределах одной породы, возраста дерева и типа леса большой изменчивостью свойств. Такие испытания позволяют осуществлять поштучный контроль прочностных характеристик древесины. Плотность древесины не зависит от наличия трещин. При наличии сучков она даже повышается. Поэтому определение прочности по плотности для оценки качества древесины стволов растущих деревьев, круглых лесоматериалов, даже некоторых массивных пиломатериалов (брусьев) требует корректировки на фауты и пороки.

Ударная вязкость, износостойкость и другие свойства находятся в зависимости от разных факторов. Происхождение, возраст, положение дерева в древостое, все его онтогенетические особенности, а также лесоводственные вмешательства, стихийные бедствия, болезни и энтомологические повреждения, генетико-селекционные характеристики, тип леса и даже строение почвенного разреза, климатические зоны влияют на механические и другие свойства древесины. Меняются свойства древесины также и по высоте дерева.

С увеличением среднего диаметра, с возрастом, плотности, развитием ядра спелой древесины при одинаковой влажности механические и другие полезные свойства улучшаются.

Жизненные процессы, происходящие в дереве, тесно связаны с продвиженим веществ, растворенных в воде. Обезвоживание древесины и коры приводит к отмиранию части и всего дерева. С недопотреблением дерева тесно связано состояние фотосинтеза, поддержание оптимального температурного режима и жизнедеятельность дерева. Между недопотреблением дерева и его продуктивностью установлена связь, которая характеризуется как коэффициент водопотребления. Он определяется по отношению израсходованной за определенный период воды к образованному за это время массы органического вещества. На создание 1 кг продукции фотосинтеза дуб расходует 340 кг воды, сосна - 300 кг, лиственница - 260 кг, ель - 230 кг. После рубки дерева роль воды в частях дерева меняется. Если в корнях она еще продолжает играть положительную роль - способствует развитию поросли, разложению древесины корней, то с потерей воды в срубленной древесине ствола начинаются разрушительные процессы: развитие гнилей, разрушение насекомыми, развитие трещин усушки. Потеря воды в заготовленной древесной зелени приводит к снижению содержания полезных веществ - каротина, хлорофилла, витаминов, белковых веществ.

Способы определения влажности древесины в лесных товарах стандартизированы (ГОСТ 16483.7 - 91, и др.

Влажность (влаго-, водосодержание) древесины обычно выражают отношением разницы в массе влажной и сухой древесины к абсолютно сухой древесине, которую принято называть влажностью.

Существуют экспресс-методы определения влажности деревьев и древесины с помощью различных типов влагомеров.

Влажность в растущем дереве меняется в зависимости от условий местопроизрастания, положения в древостое, общей санитарной характеристики (категории состояния) дерева, наличия ран и биоповреждений, сезона года, времени суток. Исследованиями установлено, что в разных частях дерева по высоте сечения ствола влажность древесины также оказывается неодинаковой.

Одним из важнейших определителей качества лесных товаров является плотность древесины. Она является существенным показателем при оценке качества древесной породы, производительности древостоя по массе, так и физико-механических и технологических свойств древесных материалов.

Под плотностью понимают массу единицы объема вещества. В связи с что древесина является пористым и гигроскопическим материалом, в древесиноведении приводят несколько видов плотности.

Плотность древесинного вещества характеризует массу единицы объема древесины, состоящего из одних абсолютно сухих клеточных стенок.

Плотность древесинного вещества для древесины всех древесных пород принимается равной 1,53 г/см3,

Плотность абсолютно сухой древесины - масса единицы объема древесины при полном удалении воды.

Эксплуатационные характеристики древесины принято называть технологическими свойствами. Под ударной вязкостью понимается способность древесины поглощать работу при ударе. Испытания образцов древесины размером .100x20x20 мм проводят на маятниковом копре. Показатель ударной вязкости используется для сравнительной характеристики древесины. Вязкая древесина имеет защепистый излом, хрупкая древесина - раковистый. Высокая ударная вязкость характерна древесине лиственных пород. Для твердолиственных пород она в 2.5 раза выше, чем для хвойных,

Твердость - способность древесины сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Твердость - это местная прочность на вдавливание, оцениваемая по работе, затраченной на образование единицы новой поверхности. Существует несколько методов определения твердости на образцах и на изделиях из древесины. Статическую твердость устанавливают постепенным вдавливанием на радиальную, тангенциальную и торцевую поверхности, ударную - по рисунку на древесине падающего стального шарика.

Износостойкость (износоустойчивость) - это сопротивление трущейся древесины и деревянных деталей износу, то есть разрушению ее поверхности при трении поверхностями, обладающими абразивными свойствами. Износ наиболее характерен полу, палубам, трущимся частям сельскохозяйственных машин. Износостойкость тангенциального разреза (обычно поверхности полов и палуб) была выше у лиственницы - 0.14 мм, наименьшая у березы и пихты (соответственно 0.29 и 0.30 мм). У влажной древесины износ значительно выше, чем у сухой.

Способность древесины удерживать крепления, гнуться, раскалываться, податливость обработке. В отличие от других материалов массивная древесина обладает рядом положительных технологических свойств. Она хорошо тешется, строгается, сверлится, фрезеруется.

Механические свойства древесины проявляются при воздействии на неё внешних усилий в виде нагрузок. Древесина, противодействуя воздействию нагрузки, переходит в напряженное состояние. При этом древесина деформируется (сжимается, растягивается, изгибается, скручивается), а при преодолении сил сопротивления древесных частиц - разрушается.

Механические свойства древесины зависят от породы, возраста, индивидуальных условий роста и положения дерева в древостое. По указанным причинам механические свойства древесины определяются принятыми возрастами рубок главного пользования древесиной. Механические свойства древесины от рубок ухода (получаемой при промежуточном пользовании) значительно ниже, чем у древесины от рубок главного пользования. Наиболее высокие показатели механических свойств древесины сосны выявлены у 150-170-летних сосен таежной зоны, выросших при стабильной полноте 0,8-0,9 в зеленомошной группе типов леса. Прочная древесина лиственных пород формируется при росте на глубоких и богатых почвах. При ненормальных условиях роста - при постоянном ветровом воздействии, росте в изогнутом состоянии, из-за развития реактивной древесины показатели механических свойств резко изменяются.

В отличие от металлов силы сопротивления древесины в разных направлениях различные. Механические свойства вдоль волокон значительно выше, чем при воздействии сил нагрузки поперек волокон.

К механическим свойствам древесины относятся прочность, деформативность, технологические и эксплуатационные свойства.

Прочность - способность древесины сопротивляться разрушению. Деформативность - способность сопротивляться изменению размеров и формы. Податливость механической обработке различными способами определяют технологические свойства. Свойства древесины с определенными показателями механических свойств сохраняться в рабочем состоянии относят к эксплуатационным.

Главная

Мы все знакомы с относительной теплопроводностью дерева. Вернее будет сказать, с его не-теплопроводностью, поскольку дерево знаменито своими качествами теплоизоляции, а не теплопроводности. Образ «тёплого» дерева вполне объясним с точки зрения теории теплопроводности. Ощущение теплоты или холода зависит не только от температуры предмета, к которому мы прикасаемся, но и от скорости, с которой он передаёт или отбирает тепло нашей кожи. К примеру, если вы касаетесь холодного металла, то он отбирает тепло в сотни раз быстрее, чем холодное дерево. Хотя их температура и одинакова, ваши ощущения таковы: дерево теплее. Именно поэтому в течение многих столетий дерево используют в качестве материала для изготовления ружейного ложа, сидений и рукояток инструмента. Сравнительные значения теплопроводности различных материалов приведены в таблице:

* К – коэффициент теплопроводности (выраженный как количество BTU, проходящих через материал в час, на дюйм толщины, на квадратный фут поверхности, на разницу в градусах температуры по Фаренгейту между тёплой и холодной стороной.

** R =1/К – тепловое сопротивление материала, представляет собой теплоизоляционное качество материала

Приблизительные термические свойства различных материалов