Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться действию усилий. К механическим свойствам древесины относятся прочность и деформативность, а также некоторые эксплуатационные и технологические свойства.
Прочность – способность древесины сопротивляться разрушения под действием механических усилий; характеристикой ее является предел прочности – максимальное напряжение, которое выдерживает древесина без разрушения. Показатели пределов прочности устанавливают при испытании древесины на сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг и редко при кручении.
Рисунок 2.3 – Испытание древесины на растяжение вдоль волокон: а – образец; б – схема закрепления образца в захватах испытательной машин
Таблица 2.8 – Прочность древесины при растяжении вдоль волокон
| Лиственница | ||
| Сосна | ||
| Ель | ||
| Кедр | ||
| Пихта сибирская | ||
| Акация белая | ||
| Береза | ||
| Ясень | ||
| Граб | ||
| Осина | ||
| Бук | ||
| Липа | ||
| Ольха | ||
| Тополь |
Средняя величина предела прочности для всех пород составляет 50 Мпа (при влажности 12 %). Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон примерно в 10 раз. В таблице 2.9 приведена прочность древесины при сжатии вдоль волокон.
Таблица 2.9– Прочность древесины при сжатии вдоль волокон
| Порода | Предел прочности при влажности, % | |
| 30 и более | ||
| Лиственница | 64,5 | 25,5 |
| Сосна | 48,5 | 21,0 |
| Пихта сибирская | 39,0 | 17,5 |
| Граб | 60,0 | 26,5 |
| Ясень | 59,0 | 32,5 |
| Бук | 55,5 | 26,0 |
| Липа | 45,5 | 24,0 |
| Ольха | 44,0 | 23,5 |
| Осина | 42,5 | 19,0 |
| Ель | 44,5 | 19,5 |
| Кедр | 42,0 | 18,5 |
| Акация белая | 75,5 | 41,5 |
| Клен | 59,5 | 28,0 |
| Дуб | 57,5 | 31,0 |
| Орех грецкий | 55,0 | 24,0 |
| Береза | 55,0 | 22,5 |
| Вяз | 48,0 | 25,0 |
| Тополь | 39,0 | 18,0 |
Способность древесины раскалываться. Это древесины имеет практическое значение, так как некоторые сортименты ее заготовляют раскалыванием (клепка, обод, спицы, дрань и др.).
Изменчивость свойств древесины. Древесина – материал живой природы и поэтому ее свойства меняются от различных факторов. Эти свойства неодинаковы для различных древесных пород, но и в пределах одной породы они различны. Свойства древесины изменяются от возраста, условий произрастания, времени, рубки и т.д. Условия произрастания включают качество и состояние почвы, климатические особенности, тип леса, высоту над уровнем моря.
3. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ
Пороками древесины называют различные отклонения от нормы, существенно изменяющие и, как правило, понижающие качество древесины, ограничивающие ее использование. К порокам относят также повреждения древесины грибами и насекомыми, а иногда и дефекты, возникающие при обработке древесины.
Пороки делят на девять групп; сучки, трещины, пороки формы ствола, пороки строения древесины, химические окраски, грибные поражения, повреждения насекомыми, инородные включения и дефекты, деформации.
Сучки
Сучки представляют собой основания ветвей, заключённые в древесине ствола. Состояние сучков влияет на качество брёвен, предназначаемых для распиловки.
В зависимости от степени срастания с древесиной сучки могут быть сросшиеся и несросшиеся. Сросшиеся и частично сросшиеся твёрдые сучки обычно бывают здоровыми, не имеющими признаков гнили и не окрашенными в тёмный цвет. Роговой сучок имеет здоровую древесину и обильно пропитан смолистыми веществами. Несросшиеся сучки образуют в лесоматериалах отверстия или гнилые участки.
1.2 Трещины
Трещины представляют собой разрыв древесины вдоль волокон, они нарушают однородность древесины, снижают её прочность и способствуют образованию гнили. Различают трещины следующих видов: метик, отлуп, морозобоина, трещины усушки.
Метик представляет собой продольные трещины, видимые на торце дерева и идущие от комля дерева вверх и от центра до поверхности ствола.
Различают простой согласный и несогласный, крестовый метик.
Отлуп – внутренняя трещина, идущая по годовому слою и распространяющаяся на некотором протяжении вдоль сортамента. Наблюдается в круглых сортаментах в виде дугообразной трещины.
Морозобоина – наружная радиальная трещина, возникающая зимой при резком охлаждении ствола. Морозобоина бывает открытой и закрытой.
Рис. 3. Виды трещин
1.3 Пороки формы ствола
Пороки формы ствола можно обнаружить на растущем дереве, и поэтому стволы деревьев, имеющие такие дефекты, могут быть заранее отбракованы или переведены в низший сорт.
Кривизна характеризуется выраженным в процентах отношением наибольшей стрелы прогиба к длине сортамента. Кривизна бывает простая и сложная.
Сбежистость представляет собой резкое уменьшение толщины ствола от комля к вершине.
Закомелистостью называют резкое утолщение комля по сравнению с остальной частью ствола. Различают округлую и ребристую закомелистость.
1.4 Пороки строения древесины
Пороки строения древесины разнообразны. К ним относятся косослой, свилеватость, крень, двойная сердцевина и др.
Косослой представляет собой видообразное расположение волокон древесины. Косослойная древесина обладает повышенной величиной усушки и способна в большей степени к короблению.
Свилеватость древесины характеризуется путаным или редко волнистым расположением волокон. Она снижает прочность древесины при сжатии, изгибе и растяжении, а также затрудняет обработку древесины вследствие возникновения выдиров и отщепов.
Крень представляет собой резкое утолщение летней древесины годичного слоя со значительным повышением его твёрдости на более узкой стороне и смещением сердцевины.
Двойная сердцевина представляет собой ясно видные в поперечном разрезе ствола дерева две сердцевины.
1.5 Химические окраски древесины
Химические окраски древесины – это неестественно окрашенные равномерно по цвету участки в древесине, возникшие в результатах развития биохимических и химических процессов, в большинстве случаев это связано с процессом окисления дубильных составляющих. При высыхании материалов они высыхают.
1. 6 Поражение древесины грибами
Ядровая гниль, развивающаяся в растущем дереве под действием дереворазрушающих грибов, существенно снижает механические свойства и сортность древесины. Наружная трухлявая гниль возникает вследствие поражения древесины дереворазрушающими грибами; на поверхности пораженной древесины наблюдаются тяжи грибницы и плодовые тела, при этом пораженная древесина распадается на части и растирается в порошок
1.7 Повреждение древесины насекомыми
Древесина может быть повреждена различными насекомыми. Повреждение-червоточина представляет собой ходы и отверстия, проделанные насекомыми. По глубине червоточина разделяется на поверхностную, неглубокую и сквозную.
1.8 Инородные включения и дефекты
Присутствующие в древесине посторонние тела недревесного происхождения. Внешним признаком дефекта в круглых лесоматериалах могут быть местные вздутия и складки коры и древесины, иногда местная деформация боковой поверхности и наличие в ней отверстий, в пилопродукции – изменение цвета окружающей древесины.
1.9 Деформация древесины. Любая древесина подвержена деформациям. Дерево разбухает и усаживается, его ведет и коробит. Под короблением понимают изменение формы бревен, бруса, досок и других пиломатериалов в процессе сушки, распиловки и хранении.
Причиной коробления являются внутренние напряжения, возникающие в древесине в процессе высыхания.
4 ЛЕСОМАТЕРИАЛЫИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
Древесина, являясь традиционным строительным материалом с многовековым опытом применения, широко используется в современном строительстве в виде круглых лесоматериалов, пиломатериалов и заготовок, строительных изделий, деталей и конструкций различного назначения.
3.1 Круглые лесоматериалы
Круглые лесоматериалы представляют собой очищенные от сучьев отрезки древесных стволов. В зависимости от диаметра верхнего торца круглые лесоматериалы подразделяют на брёвна, подтоварник и жерди.
Брёвна строительные и пиловочные должны быть ошкурены и опилены под прямым углом к продольной оси. Строительные брёвна из хвойных пород применяют для несущих строительных конструкций жилых, промышленных и культурно-бытовых зданий, пролетных строений деревянных мостов. Пиловочные брёвна изготавливают их стволов хвойных и лиственных пород для получения различных пиломатериалов.
Подтоварник используют для различных целей в жилищном и сельскохозяйственном строительстве, а также для вспомогательных и временных сооружений.
Жерди применяют для тех же целей, что и подтоварник
3.2 Пиломатериалы
Пиломатериалы изготавливают путём продольной распиловки пиловочных брёвен. По форме поперечного сечения различают следующие виды:
Пластины получают при продольном распиливании брёвен на две половины, четвертины – по двум взаимно перпендикулярным диаметрам.
Горбыль представляет собой срезанную наружную часть бревна, у которой с одной стороны во всю длину сделан пропил, а другая поверхность не обработана. Применяют для временных построек.
Доски получают продольным распиливанием брёвен по нескольким параллельным между собой плоскостям. В зависимости от чистоты опиловки доски бывают необрезанными и обрезанными.
Брусья, опиленные с двух противоположных сторон, называют двухкантными, а опиленные с четырёх сторон – четырёхкантными. Строительные брусья применяют для устройства междуэтажных перекрытий, стропил.
Бруски представляют собой пиломатериалы. Из них изготавливают элементы деревянных конструкций, столярные изделий.
Заготовками называют доски и бруски, прирезанные применительно к заданным размерам. По виду обработки заготовки различают: пиленые, клееные, калиброванные.
Из пиломатериалов изготавливают широкую номенклатуру изделий, из которых основными являются строганые погонажные изделия, изделия для паркетных полов и др.
3.3 Строганые погонажные изделия
Строганые погонажные изделия включают доски для полов; шпунтованные доски, у которых на одно кромке имеется паз, а на другой – гребень, что обеспечивает плотное соединение досок при устройстве полов; фальцевые доски, применяемые для обшивки стен и потолков. К этой группе изделий относятся и профильные погонажные изделий, используемые для заделки углов между полом и стенами, поручни для перил, наличники для оконных и дверных коробок.
3.4 Изделия для паркетных полов
Их подразделяют на следующие виды:
Штучный паркет представляет собой деревянные строганные планки различных размеров и формы с профилированными кромками и торцами. Планки изготавливают из древесины твёрдых пород.
Наборный паркет представляет собой щитки из паркетных планок, наклеенный на плотную бумагу.
Щитовой паркет состоит из основания, изготовленного из досок и брусков, на которое наклеивают паркетные планки.
Паркетная доска представляет собой столярное изделие, состоящее из лицевого износостойкого покрытия, наклеенного водостойкими клеями на основе из реек. Основание паркетной доски делают из реек древесины сосны, ели, лиственницы, берёзы, ольхи и др. пород.
o Ламинированный паркет представляет собой плиту, изготовленную из ДСП, ДВП или ДМФ, спрессованную под высоким давлением и обладающую повышенной влагостойкостью.
o Художественный паркет представляет собой многослойное изделие, состоящее из щита-основы. Сделанный из нескольких слоев тщательно проклеенной древесины, он обеспечивает идеально ровное и жёсткое «основание».
o Столярные плиты состоят из реечных щитов, оклеенных с одной или двух сторон строганой фанерой или шпоном. Плиты применяют для изготовления дверей, перегородок, полов и щитовой мебели.
o Строительная фанера представляет собой плоский лист, состоящий из трёх, пяти и более склеенных между собой слоев шпона. Из фанеры повышенной водостойкости изготавливают несущие и ограждающие конструкции зданий.
3.5 Столярные изделия
Из древесины изготавливают оконные и дверные блоки и столярные перегородки и панели для жилых и гражданских зданий. Из ценных пород древесины изготавливаются внутренние двери (рис.10).
Хранить столярные изделия следует в сухих помещениях, не допуская механических повреждений и увлажнений.
3.6 Изделия и детали сборных конструкций
Изделия и детали сборных конструкций изготавливают на деревообрабатывающих заводах и комбинатах и доставляют на строительство в готовом виде. К ним относят комплекты для сборных деревянных домов, детали и элементы конструкций для сельских зданий, для междуэтажных и чердачных
ВЫВОДЫ
Древесина – продукт живой природы, что определяет ее достоинства и недостатки как материала. Она обладает высокой прочностью при малой массе; хорошо обрабатывается режущими инструментами, удерживает металлические крепления, хорошо склеивается и отделывается. Древесина обладает красивыми декоративными свойствами. Она имеет малую теплопроводность и прекрасные резонансные свойства; хорошо поглощает ударные и вибрационные нагрузки.
Однако древесина имеет и ряд недостатков: изменчивость свойств в направлении вдоль оси ствола и поперек; обладает гигроскопичностью, что приводит к увеличению ее массы и уменьшению прочности, а при высыхании древесина уменьшается в размерах (происходит усушка); она растрескивается и коробится; поражается грибами, что приводит к гниению; древесина способна гореть. Перечисленные недостатки в значительной мере устраняются путем химической и химико-механической переработки древесины в листовые и плитные материалы – бумагу, картон, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, фанеру и др. Эти материалы наряду с натуральной древесиной применяются в индустриальном производстве стандартных домов, в судо- и вагоностроении, машиностроении, мебельной, авиационной, электротехнической, пищевой промышленности и многих других отраслях народного хозяйства.
Древесина – материал живой природы и поэтому ее свойства меняются от различных факторов. Эти свойства неодинаковы для различных древесных пород, но и в пределах одной породы они различны. Свойства древесины изменяются от возраста, условий произрастания, времени, рубки и т.д. Условия произрастания включают качество и состояние почвы, климатические особенности, тип леса, высоту над уровнем моря.