Содержание
Теплопроводность, физические свойства и особенности древесины как строительного материала.
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.
Мы все знакомы с понятием относительная теплопроводность 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 Материал К* R** Воздух 0.16 6.25 Вода 4 0.25 Лёд 15 0.07 Стекло 5 0.2 Кирпич 4.5 0.22 Бетон 7.5 0.13 Мрамор 17 0.06 Сталь 310 0.003 Алюминий 1400 0.0007 Теплоизоляция (стекловата, мин. вата, пенополиуретан, и т.д.) 0.2-0.3 3.3-5.0 Дерево (сухое, в направлении перпендикулярно волокну) 0.4-1.2 0.8-2.5 Очевидно, что чем выше значение R, тем лучше теплоизоляционные свойства материала. Приведённые в таблице значения для дерева показывают разницу между свойствами различных пород в сухом виде. Вообще, теплопроводность дерева зависит от его плотности и уровня влажности следующим образом: К = S ( 1,39 + 0.028 MC ) + 0.165 где К – коэффициент теплопроводности в BTU/ft2/0F/hr/in., S – плотность, а МС – уровень влажности в %. Т.е. увеличение плотности и уровня влажности ведёт к повышению теплопроводности, или к потере теплоизоляционных качеств. Для большинства хвойных пород, применяемых в строительстве, значение К будет равно или чуть меньше 1, а значение R чуть больше 1.
Например, для еловой доски с плотностью 0.40 и средним уровнем влажности в 10 %, К = 0.40 ( 1.39 + 0.028 х 10 ) + 0.165 = 0.833 Принимая во внимание критическое состояние наших энергетических ресурсов, понятно, что потеря тепла в зданиях и сооружениях – серьёзная забота. Из данных, приведённых в таблице, отчётливо видно, что дерево – лучший теплоизолятор, чем другие строительные материалы. Оно в семь раз эффективней бетона, в 300 раз эффективней стали и в 1400 раз эффективней алюминия той же толщины. Хотя материалы, производимые специально для теплоизоляции (стекловата, минеральная вата, пенополиуретановая пена и т.п.) и превосходят дерево по своим свойствам в три-четыре раза, во многих случаях, особенно там, где требуются прочность, красота и теплоизоляция, дерево остаётся приемлемым компромиссом и логическим выбором. Значение К для воды составляет 4, а для льда –15, из чего можно сделать вывод, что для того, чтобы сохранить теплоизолирующий потенциал, дерево и другие материалы необходимо поддерживать в сухом состоянии.
Влага в материале.
Влага в древесине пропитывает клеточные оболочки (связанная или гигроскопическая) и заполняет полости клеток и межклеточные пространства (свободная или капиллярная).
При высыхании древесины сначала из нее 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 (вымачивание, пропаривание).Из этого следует, что однажды высушенная древесина, не находясь в непосредственном контакте с водой, не может иметь влажность выше предела гигроскопичности — состояния древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух. Влажность, соответствующая пределу гигроскопичности, при комнатной температуре (200 С) составляет 30% и практически не зависит от породы.
Различают следующие ступени влажности древесины: мокрая — длительное время находившаяся в воде, влажность выше 100%; свежесрубленная — влажность 50. 100%; воздушно-сухая (транспортная) — влажность 15. 20%; комнатно-сухая — влажность 8. 12% и абсолютно сухая — влажность 0%.
Усушка. Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Усушка начинается после полного удаления свободной влаги и с начала удаления связанной влаги.
Усушка по разным направлениям неодинакова. В среднем полная линейная усушка в тангентальном направлении составляет 6. 10%, в радиальном — 3. 5% и вдоль волокон — 0,1. 0,3%.
Свойства.
К физическим свойствам древесины относятся: внешний вид и запах, влажность и связанные с ней изменения — усушка, разбухание, водопоглощение, растрескивание и коробление. К физическим свойствам древесины относятся также ее плотность, электро-, звуко- и теплопроводность, показатели макроструктуры.
Внешний вид древесины
Цвет. Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, смолистые и красящие вещества, которые находятся в полостях клеток.
Древесина пород, произрастающих в различных климатических условиях, имеет различный цвет — в жарких и южных районах она более яркая по сравнению с древесиной пород умеренного пояса. В пределах климатического пояса каждой древесной породе присущ свой особый цвет. Под влиянием света и воздуха древесина многих пород теряет свою яркость, приобретая на открытом воздухе сероватую окраску.
Древесина ольхи, имеющая в свежесрубленном состоянии светло-розовый цвет, вскоре после рубки темнеет и приобретает желтовато-красную окраску. Древесина дуба, пролежавшая долгое время в воде, приобретает темно-коричневый и даже черный цвет (мореный дуб). Меняется окраска древесины и в результате поражения ее различными видами грибов. На окраску древесины оказывает влияние также возраст дерева. У молодых деревьев древесина светлее, чем у более старых.
Цвет древесины имеет важное значение в производстве оконных изделий. Насыщенный богатством оттенков цвет придает изделиям из древесины красивый внешний вид.
Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Сердцевинные лучи обладают способностью направленно отражать световые лучи и создают блеск на радиальном разрезе.
Текстура — рисунок, который получается на разрезах древесины при перерезании ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза.
Хвойные породы на тангентальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины дают красивую текстуру. Особенно красивый рисунок имеет древесина с неправильным расположением волокон (свилеватость волнистая и путаная).
Часто применяют особые способы обработки древесины — лущение фанерных кряжей под углом к направлению волокон, радиальное строгание, прессование или замену искусственной текстурой.
Запах древесины зависит от находящихся в ней смол, эфирных масел, дубильных и других веществ. Характерный запах скипидара имеют хвойные породы — сосна, ель.
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.
Один из важных показателей макроструктуры — 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.
Наиболее хорошие показатели имеет древесина деревьев, произрастающих в северных районах европейской части России: мелкослойная плотная древесина с высоким содержанием поздней зоны, относительно неширокой заболонью.
Влажность древесины и свойства, связанные с ее изменением
Влажность. Влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.
Сушка.
Сушка древесины после срубкиЕсли срубленное дерево, недостаточно просушенное, будет употребляться в резьбе по дереву, то результата хорошего от него ожидать не стоит, а потому на сухость дерева, идущего для резьбы по дереву, всегда надо обращать внимание, подвергая древесный материал, в каком бы он не был виде должной просушки.
В любом только что срубленном дереве находится большое количество соков, которые сами по себе со временем уничтожатся, если дерево достаточно долгое время пролежит в теплом помещении при сухом воздухе. Но так как это достаточно долгое время понятие весьма относительное, которое может продлиться и год и несколько лет, то нашли более быстрые методы сушки древесины своими руками. Итак сначала о технологии сушки древесины в домашних условиях, который употребляется всеми лесопромышленниками — естественная (натуральная) сушка древесины. Таких способов сушки древесины два.
Технология сушки древесины до срубки. Древесина на сушкеПодобного рода сушку древесины обычно следует делать ранней весной, а еще лучше в начале лета, потому что в этот период времени дерево содержит в себе самое большое количество соков. Отступая от земли на метр и даже меньше, т.е. в верхней части комля делают вокруг ствола подрез. А затем вдоль ствола длиной примерно 0,7 метра делают несколько подрезов коры и отдирают ее, но так, чтобы в верхнем месте она не не оторвалась. Само собою понятно, что отодрав кору мы тем самым прекращаем проникновение к дереву тех соков, которые дают жизнь каждому дереву, и древесина эта, постепенно теряя свои соки высыхает и тем самым приобретает твердость, крепость и упругость. Постояв в таком виде до осени, его срубают. Эта технология сушки древесины не сложна, а потому очень была бы прекрасна, но беда в том, что она не может быть применима ко всем породам деревьев. Как показала практика, сушка древесины в домашних условиях этим способом дуба, березы и хвойных деревьев достигает своей цели вполне, но что касается других деревьев, то они во время этой просушки очень легко и часто загнивают, а потому данная технология сушки древесины очень редко практикуется.
Технология сушки древесины после срубки. Сушка древесиныСрубив дерево, прежде всего обрубают ветви и сучки и дают лежать ему в таком виде до осени, осенью же с каждого дерева снимают кору и перевозят в должное помещение, укладывая не прямо на землю, а на деревянные подкладки, чтобы дерево не касалось земли, такие подкладки называют лежнями или стилюгами. Укладку бревен делают под навесом, чтобы воздух мог хорошо циркулировать между материалами для скорейшей просушки древесины. Бревна кладут на стелюги рядами, оставляя между каждой доской, примерно, 20 сантиметров, на этот ряд помещают второй ряд в таком же порядке, но поперек первому ряду, т.е. в клетку и т.д. В таком виде деревянный материал чем дольше будет храниться, тем лучше будет высыхать и идеально подойдет для резьбы по дереву, а потому люди, профессионально занимающиеся резьбой по дереву всегда предпочитают приобретать лесной материал для своих работ в богатых, больших лесных складах, с уверенностью, что материал их достаточно сух и прошел всю технологию сушки древесины в домашних условиях.
Окончательная сушка древесины. СушкаЭта просушка играет важную роль для всех поделок из дерева, а потому не увлекайтесь различными способами производства, для окончательной сушки дерева, — запасайтесь по возможности большим количеством лесного материала, требующегося для резьбы по дереву и храните его в том помещении, где эти поделки производятся, т.е. в мастерской, а чтобы материал этот не мешался, то подвешивайте его, какими бы то не было способами к потолку, где воздух теплее, а потому и сушиться древесина будет быстрее.
Звукопроводность.
Следует, однако, сказать, что в разных жидкостях древесина разбухает неодинаково. Так, абсолютно-сухая березовая древесина разбухает в тангентальном направлении: в воде на 13,6%, в спирте на 9,4%, в скипидаре на 1,8%, в керосине на 0,3%, а в лигроине не разбухает вовсе.
Звукопроводность древесины, т. е. способность проводить звук, относительно велика, но у разных пород неодинакова. При этом лучше всего звук проходит по длине волокон, медленнее в направлении радиуса дерева и хуже всего — по хорде (в тангентальном направлении). В воздухе звук распространяется со скоростью 330,7 м в секунду.
В главнейшей отрасли потребления древесины — жилищном строительстве — высокая звукопроводность древесины играет отрицательную роль, вынуждая увеличивать толщину всякого рода деревянных перегородок между жилыми помещениями, вызывая тем излишний расход древесины.
Близким к звукопроводности, но не одним и тем же свойством древесины является способность ее усиливать звук — резонировать. Эта способность свойственна легкой упругой древесине — совершенно однородной по строению, не смолистой и бессучной. Такая древесина, главным образом, еловая, называется резонансовой и употребляется в производстве музыкальных инструментов (для изготовления дек).
Теплопроводностью называется способность тела проводить тепло. Мерой теплопроводности служит коэффициент теплопроводности, т. е. то количество тепла (в малых калориях), которое проходит в 1 сек. через 1 см поверхности тела к другой его поверхности, удаленной рот первой на 1 см при разнице температуры между ними в 1°. Теплопроводность древесины, по сравнению с другими материалами, очень невелика.
Относительно низкая теплопроводность древесины объясняется большим содержанием в ней воздуха, который, как известно, является плохим проводником тепла. С повышением влажности теплопроводность древесины увеличивается, ибо место воздуха занимает вода, а последняя лучше проводит тепло, чем воздух.
Физико-механические свойства
Основными характеристиками физико-механических свойств древесины являются объемный вес, влажность, теплопроводность, сопротивляемость химическим и атмосферным воздействиям (физические свойства), а также сопротивляемость дерева действию внешних сил (механические свойства).
Удельный вес твердого вещества, из которого состоят стенки клеточек древесины, приблизительно одинаков для всех пород и равен примерно 1,53.
Объемный вес древесины находится в зависимости от ее плотности и влажности. Под влажностью понимается отношение веса содержащейся в древесине влаги к весу этой древесины в абсолютно сухом состоянии в процентах. По степени влажности в строительном деле различают: воздушно-сухой лес (15—20 % влажности), комнатно-сухой (8—10 %), мокрый (длительное время находившийся в воде) и свежесрубленный (35 % и выше).
Теплопроводность дерева зависит от плотности (объемного веса), влажности, направления волокон и температуры. Коэффициент теплопроводности вдоль волокон примерно в 1, 75 раза больше, чем поперек волокон. Теплопроводность сосны поперек волокон в наружных стенках составляет около 0,15.
Дерево стойко сопротивляется химическим воздействиям сернистых газов, паров, кислот и т. п. и поэтому является незаменимым материалом для покрытий зданий в химической промышленности и для покрытий паровозных депо.
Вследствие различного возраста клеток, различной плотности и волокнистого строения древесины механические свойства ее весьма различны не только для различных пород дерем, но даже в пределах одного ствола.
Механические свойства древесины в разных направлениях совершенно различны, поэтому всякое изменение направления волокон и все неправильности в их расположении неизбежно отражаются на ее прочности.
с. 55 Прочность древесины зависит также от возраста и плотности клеток, что связано с их положением в стволе, которое они занимают. Наиболее прочными являются обычно клетки нижней части ствола. Прочность изменяется также по поперечному сечению ствола; так, у сосны сопротивление сжатию вдоль волокон увеличивается от сердцевины к заболони. Наиболее слабой по качеству является центральная часть ствола, включающая сердцевину.
На прочность древесины влияют также ее плотность и объемный вес. С увеличением плотности увеличивается и объемный вес, а с ним возрастает и прочность.
Влажность дерева имеет большое значение для прочности дерева. С повышением влажности до точки насыщения волокон (примерно до 30 %) механическая прочность древесины уменьшается, а с увеличением влажности от 30 % и выше — почти не изменяется.
Древесина не изменяет размеров при высыхании от самого влажного состояния до точки насыщения волокон. При дальнейшем понижении влажности древесина начинает давать усушку, т. е. уменьшаться в размерах. Усушка вызывается уменьшением толщины стенок клеток, поэтому древесина с толстыми стенками клеток усыхает сильнее, чем с тонкими, т. е. плотные породы больше усыхают, чем рыхлые.
При высыхании до воздушно-сухого состояния средняя величина усушки выражается следующими цифрами (в %):
вдоль волокон 0,1—0,3
поперек волокон в радиальном направлении 3— 6
в тангенциальном направлении 7—12
объемная усушка в среднем 12
Приведенные данные показывают, что усушка вдоль волокон ничтожна и практически ею можно пренебречь.
Вследствие разной усушки древесины в радиальном и тангенциальном направлениях и неравномерности высушивания материала возникает коробление. Во избежание появления трещин высушивание необходимо вести постепенно и равномерно, не вызывая опасных напряжений.
На прочность деревянных элементов несущих конструкций отрицательное влияние оказывают пороки древесины, главным образом сучки, косослой, трещины, сердцевинная трубка, а также гниль и червоточина.
Наиболее значительно пороки древесины снижают прочность растянутых элементов, поэтому для этих элементов следует отбирать лесоматериалы лучшего качества.
Строительные нормы и правила устанавливают требования к качеству древесины элементов конструкций в зависимости от их напряженного состояния в конструкции.
Стоимость работ по обработке древесины: браширование (текстурирование), фактурная покраска древесины, изготовление деревянных фальшбалок, изготовление деревянных вывесок
Какую древесину лучше всего выбрать для постройки дома?
Для постройки деревянных домов используют хвойные породы деревьев, таких как сосна, ель, лиственница, кедр, пихта. Лиственные и ценные породы древесины, такие как береза и дуб, осина и орех, бук и клен, черное и красное дерево лучше подойдут для изготовления окон, дверей, полок и т.п.
Многие ошибочно считают, что бани лучше строить из лиственницы. На самом деле, необходимо использовать лиственницу только в первых 2-х венцах, дальше лучше взять, например ель или сосну, из лиственных пород — осину, в премиум сегменте это может быть кедр или липа.
Лиственница же, очень слабо держит тепло, и баня будет быстро остывать и при этом долго нагреваться.
Хвойная древесина более распространена на территории России, имеет ровные стволы и экономична. При ее обработке остается меньше отходов.
Кроме того, древесина хвойных пород имеет естественную защиту от загнивания — это смола. Именно поэтому мы используем эту древесину.
Наибольшей популярностью в деревянном домостроении пользуется сосна благодаря красивому древесному рисунку, наименьшему количеству сучков и отличных технических характеристик.
Но у сосны есть небольшой эстетический недостаток. Хотя, по большому счету, любая древесина начинает «синеть» при повышенной влажности, но физические и технические свойства при этом не страдают! Не смотря на разные распространенные мнения на этот счет.
Ель лучше использовать для внутренней отделки и для строительства бани, потому что она теплее из-за меньшей плотности древесины и содержит меньше смолы.
Лиственница, наиболее плотная и устойчива к сырости древесина, дороже сосны в 2-3 раза и, примерно, в таком же соотношении тяжелее в обработке. Ее используют для изготовления свай или нижних венцов во влажных почвах.
Наиболее эффективным в строительстве принято считать древесину, заготовленную зимой или ранней весной. В это время древесина содержит меньше влаги, поэтому она быстрее просохнет. Деревья следует выбирать здоровые, с наименьшим количеством сучков, не тронутые вредителями и гнилью.
Особо следует отметить исключительные свойства северной древесины. При низких температурах лес растет медленно, годовой прирост по кольцам небольшой, благодаря чему, древесину характеризует повышенная плотность, прочность и устойчивость к гниению. Именно такая древесина является идеальным материалом для рубки дома.
Породы, свойства и характеристики древесины как строительного материала
С глубокой древности древесина была основным материалом для строительства и обогрева. Огромные площади лесов давали возможность выбрать из широкого разнообразия пород дерева подходящую для определенного вида использования. Сегодня древесина тоже является самым популярным материалом для использования в разных отраслях промышленности. Без нее не обходится столярное производство, постройка брусовых домов, возведение кровли, постилка полов, изготовление резных скульптур и предметов интерьера.
Древесные породы
В природе существует множество древесных пород, имеющих различные свойства, применяемые в разных сферах промышленности. Чтобы правильно выбрать нужную породу дерева, необходимо знать особенности каждой из них.
Разные виды древесины отличаются один от другого по цвету. Цвет зависит от нескольких факторов: породы дерева, возраста, скорости роста, а яркость цвета — от количества содержащихся в нем красящих веществ. Заболонь дерева имеет более светлый оттенок, чем ядро. Заболонью называют внешнюю часть дерева с живыми клетками. Ядровая часть дерева всегда более темная, где сконцентрировано основное количество дубильных веществ и смол. Ядровые породы деревьев имеют темную древесину, а заболонные – светлую. К ядровым относятся такие распространенные породы деревьев: лиственница, сосна, ясень и другие. У заболонных пород ядровый слой очень узкий и по цвету мало отличается от заболони. К таким породам относится береза, груша, липа, бук, граб и ольха. У клена, ясеня и граба очень светлая древесина, а у березы — белая. В основном из этих пород изготавливают паркетную доску. Желтую древесину имеет самшит. Используется в художественных и декоративных целях. Сосновая древесина при старении приобретает серый оттенок.
Из хвойных пород изготавливают пиломатериалы и другие строительные компоненты, так как они обладают легкой структурой, удобной для обработки. Самой легкой из них является пихта. Большинство используемых хвойных пород, произрастают в нашей местности, поэтому покупателю предоставляется широкий выбор дерева для различных целей по приемлемым ценам.
Самой легкой в мире является древесина бальсы. Она растет в лесах Южной Америки. Использовалось индейцами для изготовления плотов. Оно растет настолько быстро, что не имеет годичных колец. Его структура состоит из сплошной клетчатки, наполненной водой. После просушки древесина стает тверже дубовой, а вес составляет 120 г на 1 куб.м., что в два раза легче коры пробкового дерева. Бальсу используют в самолето- и кораблестроении, также это отличный изоляционный материал.
Змеиное дерево или снейквуд – самое тяжелое и твердое дерево в мире. Произрастает в Гвиане, Гайане и Суринаме. Его плотность составляет 1300 кг на 1 куб.м. Из снейквуда изготавливают декоративные поделки высочайшего качества, ручки для ножей, зонтов, смычки и луки для стрельбы. Материал из этого растения трудно поддается обработке из-за своей твердости, но дает хороший результат при отделке и полировке.
Лиственные породы успешно используются для производства различных видов мебели. Они имеют более темную древесину, широкую палитру цветов, успешно используемую в дизайне элементов мебели и декора.
Качество любого изделия, изготовленного из дерева, зависит от уровня твердости используемого материала. Чем тверже материал, тем выше его износостойкость. Уровень твердости определяется методом Бриннеля. Для этого в поверхность заготовки вдавливают металлический шарик диаметром 10 мм с силой 100 кг. Результат определяется по диаметру углубления и типу деформации. Чем выше показатель коэффициента твердости, тем крепче и тверже порода дерева.
Мягкая древесина
Мягкие сорта древесины с коэффициентом до 40 МПа имеют такие известные лиственные растения: липа, тополь, каштан. Хвойные: ель, сосна, пихта. Все они используются в строительстве, хорошо обрабатываются, из них сооружают стропильные конструкции, изготовляют мебель, окна, двери, мелкие декоративные изделия.
Твердая древесина
Коэффициент твердости от 40.1 МПа до 80 МПа имеют твердые породы, а выше 80 МПа – очень твердые породы древесины. Вершину твердости среди лиственных пород занимает дерево ятоб, растущее в лесах Южной Америки. Дерево имеет кирпично-красный цвет при распиле. Из него производят мебель, паркет, мелкие элементы интерьера. За ятобом по твердости следует сукупира, ярра амазонская, мутения, орех грецкий, ясень, дуб. А из хвойных пород рекорд твердости принадлежит лиственнице, изделия из которой приравниваются к каменным. Твердые сорта деревьев нашли свое применение в изготовлении высокопрочных конструкций.
Свойства древесины различных пород
Структура древесины и толщина ее слоев определяет ее основные свойства.
Свойства древесины зависят от ее структуры и толщины слоев. Структура древесины и толщина ее слоев определяют ее основные физические и механические свойства. Так, самая прочная древесина, обладающая устойчивостью к повреждениям и долговечностью, находится в слоях позднего формирования, называемых заболонью. Это утверждение не относится к лиственнице, у которой ядро вдвое прочнее заболони. Строителям домов из оцилиндрованных бревен нужно знать об этом свойстве, выбирая вид дерева, так как в процессе обработки бревен на станке самая прочная внешняя часть срезается, а оставляется внутренняя, более мягкая часть. Именно неправильный выбор древесины в строительстве может испортить работу и в разы снизить срок эксплуатации объекта.
Существует две основные группы древесных пород: хвойные и лиственные. Рассмотрим характеристики некоторых из них.
Самые известные отечественные хвойные – сосна, кедр, и ель. Очень популярна и легкодоступна древесина сосны. Она имеет ровный ствол, что удобно для распила. Также она имеет большую плотность и прочность, пропитана смолой, которая оберегает ее от загнивания. Из сосны в основном режут доски. Она легко пилится в свежесрубленном состоянии, а при высыхании колется и затрудняет обработку. Сосна является сырьем для получения целлюлозы, кормовых дрожжей. Из нее изготовляют древесноволокнистые плиты, добывают лечебную живицу и биологически-активные вещества.
Кедр по качеству совсем немного слабее сосны. Но он более устойчивый к гниению и не раскалывается при высыхании. Текстура очень нежная, молодая – розовая, поздняя – розово-желтая, незаменима при производстве резных изделий. Из кедровых орешков добывают ценное кедровое масло, скипидар, изготовляют лечебные бальзамы.
Лиственница является эталоном прочности среди хвойных пород. Это отличный материал для строительства. Лиственница втрое прочнее сосны. Из нее делают полы, мебель, шпон. Лиственница очень стойка против гниения. В Сибири из лиственницы сооружают срубы (дома из бревен), устойчивые к неблагоприятным погодным условиям, которые сохраняются многие десятилетия. Текстура лиственницы привлекательна, цвет буроватый, очень хорошо выглядит в лакировании и хорошо поддается обработке.
В лиственных породах первенство по ценности и качеству материала занимает дуб. Дубовый материал прочнее и плотнее сосны, устойчивее от сосны к загниванию. Имеет привлекательную текстуру, хорошую колкость. Поддается самой сложной обработке. Из дуба изготовляют прочный и надежный паркет, оконные рамы и двери. После покраски и полировки приобретает неповторимую красоту. Большой ценностью пользуется мореный дуб – дерево, долгий период находившееся в воде, имеющее темно-зеленый, почти черный цвет. Он также имеет много дубильно-экстрактивных веществ, используемых в медицине для лечения и профилактики различных воспалительных заболеваний, а также для выделки межа и кожи.
Из березовой древесины, обладающей белым цветом, изготавливают в основном мелкие предметы. Она очень легко обрабатывается в сыром виде, но при высыхании обычно коробится. Морение и полировка придают березе особой красоты.
Рябина – высокопрочный и огнестойкий рабочий материал. Из рябиновой заболони мастера изготовляют рукоятки для молотков и топоров, табуретки, лавки и другие бытовые прочные предметы.
Осина легко обрабатывается, у нее белая, или чуть зеленоватая древесина. По уровню прочности почти как дуб. Из древесины осины производят спички, игрушки и всевозможные нужные мелочи.
Липа – хороший материал для декоративного промысла. Чертежные и школьные доски, офисная мебель, парты и даже карандаши изготавливают из липового дерева. Липовая древесина розовато-белая, очень мягкая, устойчива к растрескиванию, деформации. Очень легко обрабатывается.
Груша – очень прочный и надежный материал для обработки и полировки, но при неаккуратной обработке колется. Грушу часто используют как подделку красного дерева. Имеет тяжелую структуру. Из груши изготовляют различные мелкие приборы, так как она не деформируется при высыхании.
Древесина яблони имеет оригинальную желто-розовую расцветку. Используется только в сухом состоянии, так как в противном случае очень коробится. Из яблони получаются добротные столярные изделия, из нее производят деревянную часть музыкальных инструментов, разные мелкие сувениры.
Ясень – строением похож на дуб, но немного светлее. Устойчив к ударным нагрузкам, гибкий, не расщепляется. Эти качества сделали его незаменимым в изготовлении хоккейных клюшек и теннисных ракеток.
Орех грецкий – очень прочный и надежный материал. На нем чаще останавливают выбор при изготовлении мебели. Это объясняется красивым узором текстуры. Из ореха изготавливают фанеру, деревянные компоненты охотничьих инструментов, резные отделочные компоненты для мебели. Должного внимания заслуживает древесина старого ореха, обладающая неповторимой красотой.
Лиственница
Плотность сибирской лиственницы составляет 620-725 кг/м3 при влажности до 12%.
Лиственница – род древесных растений семейства сосновых, одна из наиболее распространённых пород хвойных деревьев. Это единственный род хвойных, у которых хвоя опадает на зиму.
Древесина лиственницы характеризуется повышенной по сравнению с дубом прочностью. Кроме особой прочности и стойкости к внешним воздействиям она характеризуется хорошим цветом и структурой.
Обладая высокими физико-механическими свойствами, вместе с тем требует определённого технологического подхода при её обработке. Пильные полотна при пилении сильно засмаливаются. Она трудно обрабатывается обычным инструментом, но хорошо шлифуется и окрашивается. Длительное воздействие воды приводит к заметному повышению твёрдости.
Стоимость изделий или конструкций из лиственницы выше, чем из сосны, но изделия значительно долговечнее.
Ценные породы древесины
Ценные породы имеют более широкое предназначение, чем обыкновенные. Они обладают интересной, красивой фактурой, имеют широкую цветовую гамму, оригинальный узор, высокую плотность. Цветовая гамма древесины используется дизайнерами-строителями для создания декоративных предметов интерьера. Ценные породы намного дороже строительных пород из-за перечисленных художественных качеств.
Редкой и ценной породой дерева является самшит, обладающий приятным, желто-серым цветом древесины. Он имеет большую прочность, которую можно сравнить с прочностью кости. Из самшита изготовляют деревянные части музыкальных инструментов, гравировальные доски, резные изделия, пуговицы. Гравировка по самшиту получается изящной и ровной, что положительно сказывается на ее качестве.
В далеком XVIII веке в Россию стали завозить древесину из далеких субтропических стран. Пиком моды была мебель, изготовленная из красного дерева махагони, а работы выполняли мастера-краснодеревщики. Такой мебелью были обставлены палаты царских дворцов, а позже и жилища богатой знати. Дерево махагони имеет белую заболонь и контрастное красно-коричневое ядро, что создает очень интересное сочетание и благодатную почву для проявления художественной фантазии мастеров.
Не меньшей популярностью обладало черное эбеновое дерево, имеющее белую заболонь и глянцево-черное ядро. Такие цвета дерева создавали неповторимый художественный контраст, что очень привлекало мастеров-художников, которые мастерили сувениры и всевозможные декоративные изделия. Еще его использовали для производства клавиш для фортепиано, деревянных духовых инструментов, инкрустации. Плотность древесины составляет 1000 кг на 1 куб.м.
К ценным породам относятся также отечественные породы. Это орех, ясень, дуб, ольха, вишня и другие. Список можно продолжить редкими породами деревьев, растущими на отдаленных территориях. Это секвойя, эвкалипт, тис, палисандр и другие.
Все эти породы служат для изготовления предметов интерьера, произведений искусства, дизайнерских украшений, что позволяет наполнить нашу жизнь позитивной энергетикой, положительными эмоциями и чувством умиротворения.
От чего зависит плотность древесины
Это довольно объемная тема, но детальное ее освещение интересно лишь профильному специалисту. Автор полагает, что читателю вполне хватит знания основных факторов, которые влияют на плотность древесины.
- Условия произрастания.
- Порода.
- Степень влажности образца.
- В какой части дерева измерена плотность (ствол, ветки).
Так как неизвестно, какую конкретно древесину читатель решил приобрести и для чего именно, автор счел целесообразным привести в статье несколько вариантов типовых таблиц. В них можно найти не только показатели плотности, но и ряд других характеристик, которые могут представлять практический интерес.
Чтобы было легче ориентироваться в вопросе плотности древесины, стоит все породы условно разбить на группы. Данная характеристика для образцов, входящих в каждую, примерно одинакова.
Физические свойства древесины: какие к ним относятся?
Всем хорошо известен тот факт, что одним из самых качественных, надежных, долговечных, износостойких, красивых и экологически чистых и безопасных строительных материалов является древесина. Сегодня из различных пород деревьев, как и много лет назад, изготавливают всевозможные конструкции, мебель, мелкие детали интерьера и многое другое.
В данной статье мы детально расскажем о физических свойствах древесины – от каких факторов они зависят и как изменяются по истечению времени под различными воздействиями.
Особенности внешнего вида
Вид древесины – это одно из физических свойств материала, которое определяется блеском, текстурой, цветом и макроструктурой.
Одной из самых важный характеристик является цвет. Существует множество вариантов окраски древесины, все зависит от породы. Некоторые из них обладают насколько отчетливо выраженным окрасом, что их распознают именно по нему.
Также не стоит забывать, что цвет даже спиленной древесины может меняться. Все зависит от того, подвергается ли материал воздействию воды, снега, ветра, света и различных микроорганизмов.
Поверхность древесины может отображать световой поток. Именно такое свойство называется блеском. К самым блестящим породам древесины относится бук, дуб, акация.
Если спилить дерево, перерезать его сердцевидные лучи, сосуды и годичные слои, то на поверхности можно наблюдать красивый и неповторимый рисунок, который называется текстурой и макротекстурой древесины. Такое свойство древесины очень ценится. Например, при выборе материала для изготовления дорогой и эксклюзивной мебели в первую очередь смотрят именно на текстуру дерева. При этом производят определение ширины годичных слоев, которые и дают возможность понять, насколько оно старое.
Каждое и вышеперечисленных свойств внешнего вида древесины, зависящее от породы, безусловно, очень важно, но, как уже говорилось, под воздействием различных факторов окружающей среды они могут видоизменяться.
Все о влажности
Влажность – это один из самых важных факторов, характеристик материала, при помощи которого можно определить количество воды, содержащейся в древесине. Вода есть абсолютно в каждом дереве, так как она необходима для функционирования и роста. Но когда речь идет о древесине срубленной, использование которой планируется в производстве, количество влаги в материале должно быть минимальным.
Влажность древесины измеряется в процентах и определяется соотношением массы воды, которая находится в материале, к массе сухой древесины. В настоящее время она определяется в лабораторных условиях.
Для вычисления показателя влажности на практике применяют два метода.
- Прямой. Это достаточно длительный процесс. Способ подразумевает длительное высушивание, в процессе которого из материала выделяется вся вода.
- Косвенный. Этот метод чаще применяется на практике для определения показателя влажности, так как он проще и занимает мало времени. В процессе определения количества влаги косвенным способом используется специальный прибор – кондуктометрический электровлагомер. При помощи данного прибора можно определить величину электропроводности материала.
Стоит отметить, что прямой метод, хотя и затратный по времени, но дает более точные результаты, а вот косвенный имеет погрешность, которая может достигать 30%. Опытным путем было установлено, что древесина, которая может использоваться в производственном процессе, должна иметь показатель влажности не более 12%.
Существует определенная классификация древесины в зависимости от степени ее влажности.
- Мокрая. Такой материал характеризуется 100% влажностью. Чаще всего это древесина, которая длительное время находилась под водой.
- Свежесрубленная. Показатель влажности такого материала варьируется от 50% до 100%.
- Воздушно-сухая. Это срубленное дерево, которое уже определенное время сохло на открытом воздухе. Процент влажности – 15-20%.
- Комнатно-сухая. Влажность такого материала не превышает 12%.
- Полностью сухая. Материал, уже обработанный и высушенный в специальной камере, температура в которой составляет 103°С.
Какие еще свойства относятся к физическим?
Сегодня древесина является одним из самых востребованных материалов. Именно поэтому физические свойства древесины как конструкционного материала, безусловно, значимы. Это объясняется тем, что они влияют на характеристику и эксплуатационные качества уже изготовленных из древесины конструкций. Помимо вышеперечисленных качеств, таких как внешний вид и влажность, существуют еще и другие.
Усушка
В процессе, когда из материала удаляется связная вода, уменьшается объем и изменяются линейные размеры древесины. Результатом максимальной усушки, когда удаляется вся вода, является визуальное изменение и появление трещин как внутри, так и снаружи.
Коробление
Когда материал в ходе обработки (это может быть распил, строгание, ребровое деление) меняет свою изначальную форму, происходит процесс коробления. Оно проявляется в процессе усушки, бывает продольным и поперечным.
Разбухание
Объем и линейные размеры древесины – это показатели непостоянные, они могут меняться со временем под воздействием различных факторов окружающей среды. Одним из таких факторов является увеличение объема связной воды в материале. Открытый воздух, в котором есть влага, способствует росту количества связной воды.
Данное свойство относится к отрицательным, если речь идет о конструировании, например, мебели. Но если нужно построить судно или сконструировать бочку для хранения вина, такое свойство, как разбухание, очень даже к месту. Оно обеспечивает плотное соединение всех элементов конструкции.
Влагопоглощение
Одной из отрицательных характеристик древесины, независимо от сорта и породы, является влагопоглощение. Данное свойство характерно для всех пород деревьев. Именно поэтому абсолютно все конструкции, изготовленные из дерева, в обязательном порядке перед поступлением на потребительский рынок подвергаются обработке специальными средствами. Их поверхность покрывают пленочным и лакокрасочным материалом, который предотвращает впитывание влаги материалом.
Плотность
Плотностью называют массу единицы объема материала. Измеряется показатель в кг/м³ или г/см. В производственном процессе за основной показатель берут базисную плотность. Для ее определения используют две величины – массу сухого образца и его объем во влажном состоянии. Выводят соотношение этих двух величин и получают базисную плотность древесины.
Плотность древесины бывает малой – показатель влажности от 540 кг/м³, средней – плотность от 550 кг/м³ до 740 кг/м³ и высокой.
Древесина высокой плотности имеет показатель величины более 740 кг/м³.
Проницаемость
Проницаемость материала – это его пропускная способность. В лабораторных условиях определяют, как и в каком количестве материал пропускает газ и жидкость, подаваемые под высоким давлением.
Тепловые
К тепловым свойствам материала относятся такие показатели, как удельная теплоемкость, теплопроводность и тепловое расширение. Первый показатель определяет способность сырья к аккумулированию тепла. Применяя специальные методы, устанавливают количество тепла, которое необходимо для того, чтобы нагреть 1 кг материала на 1°С.
При помощи второго показателя можно определить, с какой скоростью в материале переносится тепло. А вот в процессе теплового расширения можно наблюдать изменение объема и линейных размеров.
Электропроводность
Данное свойство определяет то, насколько материал проводит ток. Чем выше влажность материала, уровень связной воды, тем меньше сопротивление току.
Электрическая прочность
Данное свойство определяется в том случае, если сырье в дальнейшем будет использоваться как электроизолирующий материал. На данный показатель влияет порода дерева, влажность, температура.
Чем выше температура и влажность, тем ниже электрическая прочность материала, и наоборот.
Звукопроводность
Древесина – это материал, который способен распространять звук. Существует три уровня звукопроводности пиломатериала. Низкий уровень находится в тангентальных волокнах, средний – в радиальных, а самый высокий показатель звукопроводности расположен вдоль волокон. Именно поэтому так часто этот материал используют для изготовления музыкальных инструментов.
Диэлектрические
Для определения данного свойства используют переменное электрическое поле. Было установлено, что когда на древесину действует механическое усилие, на ее поверхности появляются электрические заряды.
Источник http://silo-z.ru/material/1206
Источник https://ohota-ufa.ru/oborudovanie/harakteristiki-drevesiny-tablica.html
Источник https://ogorod-365.blogspot.com/2021/05/blog-post_700.html