Содержание статьи

ДРЕВЕСИНА, сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть стволов, ветвей и корней деревьев и кустарника. Состоит из бесчисленных трубковидных клеток с оболочками в основном из целлюлозы, прочно сцементированных пектатами кальция и магния в почти однородную массу. В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде – как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.

Источники.

Хотя древесная ткань имеется и у папоротников, почти всю древесину люди получают из деревьев двух главных отделов царства высших растений – голосеменных и покрытосеменных. Голосеменные растения – очень древняя форма, представленная исключительно древесными видами, к которым относятся хвойные деревья («мягкие породы»), а именно сосна, ель, кедр, поставляющие основную часть древесины, используемой человечеством. Отдел же покрытосеменных отличается большим разнообразием и делится на два класса – однодольные и двудольные. Лишь некоторые из однодольных (бамбук, пальмы, юкка) дают древесную ткань, которая имеет ограниченное, в основном местное значение. Что же касается двудольных, то к этому классу относятся важные лиственные («твердые») породы – дуб, эвкалипт, клен, древесина которых особенно ценна для мебели, отделки интерьеров и пр.

Структура.

Клетки древесины, как и клетки коры, возникают из многократно делящихся клеток прокамбия и камбия, которые составляют почти непрерывный слой образовательной ткани между корой и древесиной. Камбий возникает из клеток, отделившихся от конуса нарастания стебля или корня. Последний же берет начало в клеточно-образовательном центре зародыша в семени. В древесине имеются два класса клеток – паренхимные и прозенхимные. Паренхимные клетки обычно тонкостенные с простыми (неокаймленными) порами. В заболони они выполняют функцию физиологически активной живой ткани (обеспечивают хранение питательных веществ). Прозенхимные же клетки – толстостенные с окаймленными порами. Они теряют свой протопласт, когда вырастают и достигают окончательной толщины стенок, после чего превращаются в среду, проводящую жидкость и обеспечивающую опору.

Для древесины характерны годичные кольца, обусловленные изменениями размеров клеток и толщины их стенок в связи с изменениями условий роста. В зонах умеренного климата контраст колец связан с отличием «летней» древесины одного года от «весенней» следующего. По числу колец на уровне земли можно определить возраст дерева.

Химический состав.

В состав древесины входит ряд сложных органических соединений. Полный химический анализ показывает, что она содержит около 50% углерода, 6% водорода и 44% кислорода. Стенка клетки имеет сетчатую структуру из взаимосвязанных длинноцепных молекул целлюлозы, наполненную другими углеводородами (гемицеллюлозами), а также лигнином и различными экстрактивными веществами. Цементирующим межклеточным веществом являются в основном пектаты кальция и магния, а в клеточных полостях, особенно в древесине лиственных пород, накапливаются смолы, камеди, жиры, таннины, пигменты и минеральные вещества. В состав древесины входит 45–60% целлюлозы, 15–35% лигнина и 15–25% гемицеллюлоз. Количество инородных, экстрактивных веществ в значительной мере зависит от породы и неодинаково в заболони и ядровой древесине. Содержание минеральных веществ (зольность) древесины обычно значительно меньше 1%.

Физические свойства.

Относительная плотность древесины лежит в пределах от 0,1 (бальза) до ~ 1,3 (железное дерево и некоторые другие тропические породы). Относительная плотность большей части деловой древесины составляет 0,2–0,75, плотность – 190–850 кг/м 3 . Относительная плотность древесинного вещества равна приблизительно 1,5. Следовательно, лишь около 1/6 объема легкой деловой древесины составляет твердое вещество, тогда как в более тяжелых сортах на него приходится около половины объема. Относительная плотность может быть различной и для одной породы деревьев, что обусловлено переменчивостью условий произрастания. Так, для сосны длиннохвойной эта величина может составлять от 0,25 до 0,80 (среднее значение 0,53).

И древесина дерева на корню, и деловая древесина сильно поглощают воду, что обусловлено ее капиллярным строением. Свободная вода заполняет клеточные полости, а связанная удерживается за счет адсорбции в промежутках между волокнами. Когда вся свободная вода при сушке удалена, так что всю сосудистую систему заполняет связанная вода, древесина достигает точки насыщения волокон, что для большинства пород соответствует содержанию влаги около 28%. Дальнейшее удаление воды приводит к усадке, так как при десорбировании адсорбированной воды волокна сжимаются и просвет сосудов уменьшается.

В зависимости от наличия влаги древесина усаживается или разбухает. Усадка от точки насыщения волокон до состояния после сушки в печи максимальна (4–14%) в тангенциальном направлении (параллельно годичным кольцам), примерно вдвое меньше (2–8%) в радиальном направлении (поперек годичных колец) и практически отсутствует (0,1–0,2%) вдоль волокон. Тангенциальная, радиальная и объемная усадки приблизительно пропорциональны изменению влагосодержания древесины.

Механические свойства древесины тесно связаны с ее волоконно-клеточной структурой. Ее прочность максимальна вдоль и довольно низка поперек волокон. Предел прочности (отнесенный к единице массы) древесины при растяжении вдоль волокон в 40 раз, а при сжатии – в 3–4 раза больше, чем у стали. Предел прочности при сжатии вдоль волокон примерно в 6 раз, а при сдвиге – примерно в 4 раза больше, чем поперек волокон. Поскольку усилия сжатия и изгиба типичны для сооружений, древесина особенно подходит для использования в строительных конструкциях в качестве колонн и коротких балок. Почти все прочностные характеристики древесины изменяются пропорционально плотности и обратно пропорционально влагосодержанию ниже точки насыщения волокон. Наклон волокон, т.е. отклонение их направления от продольной оси, снижает прочность деревянного конструктивного элемента. Точно так же она снижается при наличии в досках и бревнах сучков, включенных частей ветвей, нарушающих или полностью прерывающих ход волокон. Однако в отсутствие растягивающих и изгибающих нагрузок небольшие сучки допустимы. Прочность древесины снижается также из-за повреждений гнилостными микроорганизмами и насекомыми.

Применение древесины.

Применение в строительстве.

Древесина применяется в строительстве в таких формах, как пиломатериалы прямоугольного сечения (брус, доски), шпон, фанера, железнодорожные шпалы, столбы, сваи, стойки, гонт и древесноволокнистые плиты. Больше всего потребляется пиломатериалов прямоугольного сечения. Их производят распиловкой бревен, затем отделывают до стандартной ширины и длины, сортируют по качеству, сушат и поставляют потребителям в необработанном с поверхности, обработанном или формованном виде. Фанеру изготавливают, склеивая нечетное число тонких слоев древесины (шпона) так, чтобы волокна соседних слоев были взаимно перпендикулярны. Фанерные панели отличаются от обычных пиломатериалов тем, что (наряду с отсутствием ограничений по ширине) их прочность более равномерна в разных направлениях, они лучше сопротивляются раскалыванию, а их размеры меньше изменяются в условиях переменной влажности.

Топливо и древесная масса.

Применение древесины как топлива в масштабах всего мира имеет все еще очень важное значение. В высокоразвитых промышленных странах топливное потребление древесины на протяжении последних десятилетий непрерывно уменьшалось в связи с переходом на уголь, газ, нефть и электричество. Такая тенденция, по-видимому, сохранится и в будущем по мере того, как с дальнейшим развитием техники будут все более доступны другие виды топлива и источники тепла. Применение же древесины в виде древесной массы в последнее время, наоборот, непрерывно увеличивалось и, по прогнозам, будет продолжать увеличиваться в обозримом будущем. Древесина превращается в древесную массу механическим истиранием с применением воды или путем обработки химикатами, разрушающими лигниновую связь и освобождающими волокна. Затем древесная масса переделывается в различные виды бумаги, коробочный картон, древесноволокнистые плиты. После специальной обработки она используется как целлюлозное сырье для изготовления синтетических тканей и пластиков.

Усовершенствования технологии.

Благодаря новым технологическим разработкам древесина стала шире использоваться в традиционных областях и нашла новые области применения. К таким достижениям относятся усовершенствования в технологии сушки, противогнилостная и противопожарная обработка, слоистые конструкции, сборные конструкции заводского изготовления, высокоэффективные столярные клеи. Достигнуты большие успехи в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в производстве таких материалов на основе химической переработки древесины, как синтетическое волокно, целлофан, спирт, дрожжи, древесноволокнистые плиты, древесина с полимерной пропиткой, древесный слоистый пластик и различные формованные изделия. Прогресс в области переработки и применения древесины явился стимулом к дальнейшему развитию лесного хозяйства.

Ни один из строительных материалов не обладает такими качествами, как древесина. Она очень удобна в обработке. Кроме того, это один из самых прочных, легких материалов, долго сохраняющих тепло и приятный запах.

Для того чтобы приступить к работе с древесиной, обязательно потребуется терпение. Не беда, если что-то с первого раза не будет получаться – все приходит с опытом. Глазомер и твердая рука могут быть помощниками, которые не позволят ошибиться при резании, пилении, сверлении, долблении и вытачивании древесины.

Древесина не относится к капризным строительным материалам, но некоторые ошибки она просто не простит: нельзя будет надставить несколько сантиметров неровно отпиленной доски или выровнять испорченную поверхность без ущерба будущему изделию. Это не пластилин и не глина, но в пластичности им древесина не уступает.

Сырая или специально вымоченная древесина прекрасно принимает ту форму, которую вы пожелаете ей придать.

При работе можно либо исказить, либо подчеркнуть рисунок древесины. Во втором случае выполненное изделие только выиграет и прекрасно будет смотреться без покрытия слоем краски. А усилить игру тонов помогут различные древесные лаки, которые наносятся на поверхность двумя-тремя тонкими слоями.

Для того чтобы задуманное изделие максимально подчеркивало текстурный рисунок древесины и не противоречило ему, необходимо изучить его.

Нет такого бруска древесины, на котором бы не прослеживалось направление роста волокон. Наиболее полное представление о том, что получится из выбранного бруска, может возникнуть только в том случае, если распилить брусок по трем направлениям: под углом в 45°, вдоль волокон и поперек них.

Срез под углом в 45° называется тангентальным срезом, который дает текстуру древесины в виде конусообразных линий (рис. 1, а). Срез вдоль волокон даст радиальный срез, который покажет вертикальные линии волокон (рис. 1, б). Срез, проходящий поперек волокон, по сути дела, представит текстуру дерева из годичных колец (рис. 1, в). Такой срез и будет называться поперечным.

Рис. 1. Виды срезов: а – тангентальный; б – радиальный; в – поперечный.

Если правильно расположить на бруске задуманный чертеж, то внешний вид будущего изделия только выиграет. Кроме того, сложность и красота будущего рисунка напрямую зависят от разнообразия текстуры древесины.

Строение древесины

Сделав только поперечный срез, можно четко рассмотреть строение древесины. Каждый брусок необтесанного дерева имеет кору – это кожа дерева, которая не используется в работе, ее обязательно снимают. Под корой располагается зона роста дерева, которая практически неразличима невооруженным глазом.

На свежем спиле растущего дерева слой камбия представлен очень хорошо. Если снять кору, откроется тонкая прослойка влажной ткани зеленоватого цвета – это и есть камбий. За камбием расположена собственно древесина с годичными кольцами.

Древесину еще называют заболонью. В центре каждого дерева есть ядро, которое по цвету может сливаться с заболонью или иметь более темный цвет. В зависимости от этого разделяют заболонные породы древесины, где ядро не имеет ярко выраженной структуры и клетки расположены так же плотно, как и в заболони (рис. 2, а), и ядровые, где, соответственно, ядро хорошо различимо (рис. 2, б). Иногда заболонные породы дерева называют безъядровыми.

Рис. 2. Виды пород: а – заболонные; б – ядровые.

К ядровым древесным породам относятся все хвойные (сосна, кедр, ель, тис, лиственница) и некоторые лиственные породы, например дуб, ясень, тополь. Большинство лиственных пород составляет ряд заболонных, или безъядровых: береза, граб, ольха, клен.

Кроме микроструктуры древесины, к ней относится плотность расположения древесных клеток. На создание композиции и возможность использования того или иного бруска в работе влияет макроструктура древесины, представленная годичными кольцами и сердцевидными сосудами.

К макроструктуре также относится наличие различных сучков, наростов и неразвившихся побегов-глазков, которые отклоняют годичные кольца и образуют различные свилеватости.

Древесина, где наиболее четко различимы годичные кольца, горизонтальные и вертикальные сосуды, представляется наиболее интересной для обработки. Практически все хвойные породы – сосна, лиственница, пихта, ель, кедр – обладают такой древесиной.

Физические свойства древесины

К физическим свойствам древесины относятся ее плотность, влажность, теплопроводность, звукопроводность, электропроводность, стойкость к коррозии (то есть способность противостоять действию агрессивной среды), а также ее декоративные качества (цвет, блеск, запах и текстура).

Плотность древесины – это отношение ее массы к объему, измеряемой в г/см3или кг/м3. Зависит этот показатель от породы древесины, возраста, условий роста, ее влажности. Нет необходимости вдаваться в подробности изучения данного показателя; достаточно знать, что древесина, отличающаяся большей плотностью, служит гораздо дольше и менее подвержена необратимым изменениям, чем менее плотная (однако следует учесть, что для чистоты сравнительного анализа плотность древесины измеряют на образцах влажностью 15 %). Самая большая плотность у дуба, далее по убывающей следуют: ясень, клен, лиственница, бук, береза, орех, сосна, липа, осина, ель, пихта.

Влажность лесоматериалов, используемых в строительстве и при изготовлении деревянных изделий, является показателем ее качества и долговечности. На практике различают древесину: комнатно-сухую, с влажностью 8–12 %; воздушно-сухую искусственной сушки, с влажностью 12–18 % (эти два вида древесины получают путем сушки пиломатериалов в сушильных камерах); атмосферно-сухую естественной сушки, с влажностью 18–23 % (получают в результате продолжительного хранения лесоматериалов, уложенных штабелями на прокладках в сухих, проветриваемых помещениях или под навесом, без допуска воздействия прямых солнечных лучей), влажную древесину, с влажностью более 23 %.

Чем меньше показатель влажности древесины, тем меньше она подвержена гниению. Однако не следует стремиться использовать лесоматериалы наименьшей влажности. Дело в том, что структура древесины очень гигроскопична: она легко отдает переизбыток влаги при повышении температуры и уменьшении влажности окружающей среды и с такой же легкостью впитывает влагу при снижении температуры и повышении влажности окружающей среды. Это неминуемо приводит: в первом случае – к усушке древесины (уменьшению ее объемных размеров); во втором случае – к ее разбуханию (увеличению объемных размеров). И усушка, и разбухание изменяют объемные размеры деревянной детали неодинаково в различных направлениях; результат этого – коробление древесины, деформация деревянных конструкций, что в конечном итоге приводит их в негодность. Самый простой способ предупреждения коробления – применение древесины, влажность которой в момент использования соответствует эксплуатационной влажности.

Теплопроводность, звукопроводность. Деревянные дома из сруба или бруса хорошо удерживают тепло. Здоровая древесина способна распространять звук вдоль волокон: если после удара по комлевой части бревна, доски или бруса слышится чистый звенящий звук, то это говорит о высоком качестве древесины; прерывистый, глухой звук свидетельствует о ее загнивании.

Коррозионная стойкость древесины очень важна для строений и изделий, изготовленных из нее, особенно тех, которые эксплуатируются в основном под открытым небом. Следует отметить, что хвойные породы более стойки к коррозии по сравнению с лиственными, поскольку хвойная древесина пропитана природными смолистыми веществами.

Цвет, блеск, запах и текстура являются физическими свойствами древесины, позволяющими визуально определить ее породу.

Цвет способен указать на качество: например, синеватая окраска хвойной древесины свидетельствует о начальной стадии загнивания (цвет здоровой сосны – от коричневато-желтого в зонах, насыщенных смолой, до светло-желтого; цвет ели – от светло-желтого до белого); черные и темно-коричневые пятна на буковой древесине – признак загнивания (цвет здорового бука – от желто до розовато-бежевого).

Свидетельствовать о пороках древесины может и изменение запаха: если в помещении, где хранится древесина бука, ощущается стойкий запах прелой листвы, а запах в помещении, где хранятся сосновые лесоматериалы, затхлый – это явный признак процессов гниения.

Текстура древесины зависит от распила, а механическая прочность тех или иных досок или брусков – от вида разреза (рис. 3). Но и цвет, и блеск, и текстура имеют чисто декоративное значение.

Рис. 3. Составные части поперечного распила ствола и текстура древесины на трех разрезах: а – составные части поперечного распила ствола: 1 – лубяной слой коры; 2 – камбий; 3 – заболонь; 4 – ядро; 5 – сердцевина; 6 – сердцевидные лучи; б – текстура древесины сосны на трех разрезах: 1 – на поперечном; 2 – на радиальном; 3 – на тангентальном.

Механические свойства древесины

Механические свойства древесины более важны, так как от них зависят прочность и долговечность сооружений и изделий из дерева.

Механическая прочность древесины – это ее возможность противостоять различным статическим и динамическим нагрузкам. По направлению действия нагрузок различают прочность на сжатие, изгиб, скалывание (сдвиг), растяжение (рис. 4). При этом предел прочности древесины на сжатие и растяжение при направлении нагрузки вдоль волокон значительно выше, нежели при направлении нагрузки поперек волокон. Механическая прочность древесины зависит от ее физических свойств: увеличение влажности снижает прочность, а плотная древесина более прочна, чем легкая и рыхлая.

Рис. 4. Испытание прочности древесины: а – направление нагрузки: 1 – вдоль волокон; 2 – поперек волокон радиально; 3 – поперек волокон тангентально.

Пластичность – способность деревянной детали изменять форму под воздействием нагрузки и сохранять эту форму после снятия приложенной нагрузки. Это свойство имеет значение при изготовлении гнутых деталей: важно знать, что с увеличением влажности и температуры древесины ее пластичность увеличивается; поэтому детали, которые нужно выгнуть, обрабатывают горячей водой или паром. Высокой пластичностью (по убывающей) обладает древесина бука, вяза, дуба, ясеня. Хвойные породы древесины пластичностью, достаточной для сгибания деталей, не обладают вследствие прямолинейной структуры волокон.

Твердость древесины обусловлена ее способностью сопротивляться внедрению инородных тел. По этому признаку древесину разделяют на твердую – бук, дуб, клен, ясень, вяз, лиственница (самые твердые – самшит и акация) и мягкую – липа, ель, сосна, ольха.

Твердость определяет еще одно механическое свойство древесины – ее износостойкость, способность противостоять трению. Здесь имеется прямая взаимосвязь: чем тверже древесина, тем выше показатель ее износостойкости.

Из книги: Коршевер Н. Г. Работы по дереву и стеклу

В наш век прогресса существуют инновационные строительные материалы. Но и в прошлые века, и сейчас остается популярным такой материал, как дерево. Этот материал благородный и очень красивый, и при правильной эксплуатации и уходе может сохраняться много лет.

Что такое древесина?

Древесина в строительстве

Еще с давних времен дерево использовали как строительный материал для возведения стен, для сруба. Хотя в последнее время ставят металлопластиковые окна и двери, но деревянные изделия все-таки не уступают, а даже превосходят по своим свойствам.

А натуральный пол из дерева создаст теплый микроклимат вашего дома. Непревзойденно будет смотреться и деревянная лестница.

Древесный материал в дизайнерской сфере используется при обшивке стен домов, бань саун, для производства мебели.

Почему строители и дизайнеры оставляют свой выбор на натуральном материале — древесине?

Преимущества

• — имеет небольшой вес (если сравнивать с железобетоном древесный материал имеет вес в 5 раз меньше и в 16 раз меньше стали);
• — высокая прочность;
• — ее легко добывать;
• — в обработке не требует сложных технологии;
• — деревянные детали конструкции легко собирать, разбирать, переносить и переделывать отдельные деревянные строения и целые сооружения;
• — древесина имеет низкий коэффициент теплопроводности, поэтому она ценная в качестве эффективного утеплителя;
• — материал характеризуется долговечностью, если, конечно, соблюдать правила эксплуатации конструкции;
• — древесину можно возобновлять, это дает широкие возможности для изготовления многих видов изделий;
• — замечательно сочетается с другими строительными материалами;
• — выступает как влагорегулирующий и фильтрующий компонент, (деревянные стены очищают воздух, причем в обоих направлениях медленно пропускает его сквозь структуры своих волокон);
• — древесина — экологически чистый материал.

Недостатки

• — неоднородное строение. Так, если неправильно распилить древесину, то прочность на сжатие может упасть почти в 5 раз;
• — сучковатость;
• — ползучесть. При длительном воздействии нагрузки на древесину она деформируется;
• — подвергается гниению и поражению насекомыми;
• — влаговпитываемость. При увеличенной влажности прочность древесины почти при всех видах работы с ней резко падает;
• — высыхание древесины. Может привести к сильному растрескиванию;
• — подвергается горению.

Знать характеристики лесоматериала очень важно при проектировании, строительстве и эксплуатации деревянных сооружений.

Как строительный материал, дерево используют двух форм:

• — исходной (лес-кругляк, бревна и т.п.)
• — вторичной (доска, брус, фанера, шпон и т. п.).

Какую породу древесины выбрать для строительства?

1. Хвойные породы — наиболее популярный древесный материал. Он, если сравнивать с лиственными, наиболее доступный. И, конечно, имеет высокие технические свойства.

— Сосна. По шкале использования находится на самой высокой позиции. Почему? Во-первых, этот материал прочный, плотный, стойкий к растрескиванию, усыханию и гниению, износостойкий. Во-вторых, сосна легкая древесина, несучковатая, а это очень облегчает процесс обработки. К недостатку можно отнести такое свойство, как «синева», внешний вид сруба этим портится.

— Ель. Отличается гибкостью, поэтому широко применяется для изготовления гнутых деталей. Ель так же, как и сосна, очень прочная (в сухом виде). Но не так богата смолистыми веществами, поэтому ее нужно дополнительно обрабатывать. Ель сучковатая, а это затрудняет процесс обработки, а также область применения сужается.

По сравнению с сосной, ель долго не теряет свою цветовую палитру.

— Лиственница. Она обладает высокой плотностью и прочностью, особенно после высушивания, а также она стойкая к загниванию. Поэтому ее используют для изготовления основных несущих конструкций. Имеет низкую степень водопоглощения. Также она практически не сучковатая и не коробится. Из недостатков можно выделить: легкораскалываемость и затрудненность в обработке.

— Пихта. Обладает малой упругостью и низкой прочностью. Она легко колется, а также обрабатывается. Эта порода гораздо больше подвергается гниению, чем сосна, потому что не имеет смоляных ходов. Пихта не подойдет для изготовления основных внешних конструкций. Она нашла свое применение в изготовлении окон, дверей, полов и других внутренних конструкций.

— Кедр. Высокопрочный материал, но при этом гибкий и мягкий. Он легкий, стойкий к гниению, легко поддается обработке. Из кедра изготовляют наружные конструкции. К преимуществам кедра можно отнести его антисептические свойства, поэтому его успешно применяют в экостроительстве.

2. Лиственные породы
Многие лиственные породы не так прочны и стойки к загниванию (у них нет смоляных ходов), как хвойные, поэтому их применяют в строительной индустрии не так широко.

В строительной сфере наиболее широко используются такие лиственные породы:

— Дуб. У него очень красивая текстура, поэтому он не требует дополнительного окрашивания. Практически не подвержен грибковым воздействиям. Древесина дуба очень прочная, это очень твердый материал. Его применяют при изготовлении внешних конструкций, а также как материал для отделки (окна, двери, пол).

— Орех. Материал тяжелый, прочный и твердый. Он хорошо обрабатывается и замечательно поддается полируется.Текстура ореха очень красивая.

— Ясень. Упругий и прочный материал, имеет светлый цвет. Ясень очень тяжело раскалывается. Благодаря повышенной вязкости, обрабатывать древесину вручную тяжело. Не обладает такими свойствами, как дуб, поэтому его редко применяют во внешних конструкциях. Наиболее активно применяют в качестве материала для отделки.

— Вяз. Стойкий к гниению. Материал отличается плотностью, вязкостью, твердостью и прочностью. Трудно колется, но прекрасно обрабатывается. По своим техническим характеристикам уступает многим хвойным породам, поэтому не используется для строения домов. В основном используют в мебельном производстве, кораблестроении.

Виды пиломатериала

При строительстве деревянных сооружений и выборе пиломатериала вы встретите названия видов пиломатериала, значение которых нужно знать:

• кряж — толстый ствол дерева, освобожденный от коры, или его отрезок достаточно большой длины (но не более 25 см);
• подвязник – тот же кряж, но с диаметром менее 25 см;
• жердь – тонкий ствол дерева (диаметром менее 9 см), очищенный от коры;
• пластина – ствол дерева, распиленный вдоль волокон;
• четвертина - ½ пластины, которая распилена вдоль волокон;
• лежень – это бревно в горизонтальном положении, которое отесанное с двух сторон;
• брус — бревно, которое отесанное со всех четырех сторон с сечением не менее 100х100 мм.
• брусок — то же, что и брус, но меньше размером.
• Облагороженная древесина

В строительной сфере в последнее время популярна так называемая облагороженная древесина — древесные пластики, полученные после продуктов переработки древесного материала.

Виды древесных пластиков:

— фанера;

— ДВП (древесно-волокнистые плиты);

— ДСП (древесно-стружечные плиты);

— ОСП (ориентированно-стружечная плита);

— древесно-слоистый пластик.

Когда выбираешь лесоматериала для строительства, что нужно учитывать?

1. Прочность. Чем прочнее материал, тем ниже коэффициент разрушения. Каждая порода дерева имеет свою прочность. На нее влияют также влажность, плотность и ее пороки.
2. Плотность. От нее зависят вес, легкость обработки и устойчивость к гниению.
3. Изнашиваемость. Чем тверже и плотнее дерево, тем больше степень износостойкости.
4. Сопротивляемость к трещинам. Зависит от того, какая степень усыхаемости древесины: при процессе сушки влага из древесного материала испаряется неравномерно, это приводит к внутреннему напряжению и древесина трескается. Малоусыхающими породами являются пихта, кедр, сосна.
5. Подверженность гниению. Под влиянием разных грибков, древесина разрушается. Считают, что хвойные породы меньше склонны загнивать, чем лиственные. Это можно объяснить наличием смолистых веществ.
6. Текстура. Здесь важно, как она проявляет себя после покрытия морилкой, воском или лаком. Это очень важно в дизайнерском решении.
7. Способность держать крепления из металла (гвоздь или шуруп). Здесь важны плотность и влажность — чем выше плотность, тем сложнее будет вытащить крепление.
8. Наличие сучков. Чем больше древесный материал имеет сучков, тем прочность ниже. Это приведет к дополнительным расходам на переработку.

Инновационные технологии обработки дерева дают возможность изготавливать любые изделия.

Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический состав древесины ствола и ветвей мало различается. Условия произрастания также практически не отражаются на содержании основных элементов.

Кроме органических веществ, в древесине есть минеральные соединения, дающие при сгорании золу, количество которой колеблется в пределах 0,2-1,7%; однако у отдельных пород (саксаула, ядра фисташки) количество золы достигает 3-3,5%. У одной и той же породы количество золы зависит от части дерева, положения в стволе, возраста и условий произрастания. Больше золы дают кора и листья; так, стволовая древесина дуба дает 0,35%, листья - 3,5% и кора - 7,2% золы. Древесина ветвей содержит золы больше, чем древесина ствола; например, ветви березы и ели дают при сгорании 0,64 и 0,32% золы, а стволовая древесина - 0,16 и 0,17% золы. Древесина верхней части ствола дает золы больше, чем нижняя; это указывает на большое содержание золы в древесине молодого возраста; так, древесина бука в возрасте 10, 20 и 50 лет давала при сгорании 0,56; 0,46 и 0,36% золы.

В состав золы входят главным образом соли щелочноземельных металлов. В золе из древесины сосны, ели и березы содержится свыше 40% солей кальция, свыше 20% солей калия и натрия и до 10% солей магния. Часть золы (10-25%) растворима в воде (главным образом, щелочи - поташ и сода). В прежнее время поташ К 2 СО 3 , употребляемый в производстве хрусталя, жидкого мыла и других веществ, добывали из древесной золы. Зола от коры содержит больше солей кальция (до 50% у ели), но меньше солей калия, натрия и магния. Входящие в состав древесины и названные выше основные химические элементы (С, Н и О) образуют сложные органические вещества.

Главнейшие из них образуют клеточную оболочку (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы - пентозаны и гексозаны) и составляют 90-95% массы абсолютно сухой древесины. Остальные вещества называются экстрактивными, т. е. извлекаемыми различными растворителями без заметного изменения состава древесины; из них наибольшее значение имеют дубильные вещества и смолы. Содержание основных органических веществ в древесине в некоторой мере зависит от породы. Это видно из табл. 7.

Таблица 7. Содержание органических веществ в древесине разных пород.

Органические вещества
Растворимые в эфире.....
Растворимые в горячей воде
Целлюлоза, свободная от пентозанов
Пентозаны

В среднем можно принять, что в древесине хвойных пород содержится 48-56% целлюлозы, 26-30% лигнина, 23-26% гемицеллюлоз (10-12% пентозанов и около 13% гексозанов); в то же время древесина лиственных пород содержит 46-48% целлюлозы, 19-28% лигнина, 26-35% гемицеллюлоз (23-29% пентозанов и 3-6% гексозанов). Из этих данных видно, что древесина хвойных пород содержит повышенное количество целлюлозы и гексозанов, а для древесины лиственных пород характерно высокое содержание пентозанов. В клеточной оболочке целлюлоза находится в соединении с другими веществами; особенно тесная связь, характер которой до сего времени не ясен, наблюдается между целлюлозой и лигнином. Ранее считали, что лигнин лишь механически примешан к целлюлозе; однако в последнее время все более приходят к убеждению, что между ними существует химическая связь.

Химический состав ранней и поздней древесины в годичных слоях, т. е. содержание целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз, практически одинаков; ранняя древесина содержит лишь больше веществ, растворимых в воде и эфире; это особенно характерно для лиственницы. По высоте ствола химический состав древесины меняется мало; так, в составе древесины дуба по высоте ствола не обнаружено практически ощутимых различий. У сосны, ели и осины в возрасте спелости обнаружено незначительное увеличение содержания целлюлозы и понижение содержания лигнина и пентозанов в средней по высоте части ствола. В древесине ветвей сосны, ели и осины содержится меньше целлюлозы (44-48% вместо 52-59%), но больше лигнина и пентозанов. Однако у дуба не обнаружено заметных различий в химическом составе древесины ствола и крупных ветвей; лишь в мелких ветвях найдено меньше дубильных веществ (8% в стволе и 2% в ветвях). Различие в химическом составе древесины заболони и ядра летнего дуба видно из данных табл. 8.

Таблица 8. Различие в химическом составе древесины заболони и ядра

Как видим из таблицы, заметное различие обнаружилось только в содержании пентозанов и дубильных веществ: в древесине ядра их больше (а золы меньше). Химический состав оболочек клеток камбия, вновь образовавшейся древесины и заболони, сильно различается: в элементах древесины резко возрастает содержание целлюлозы и лигнина (у ясеня с 20,2 до 4,6% в камбии, до 58,3 и 20,9% в заболони), но также резко снижается содержание пектинов и протеинов (с 21,6 и 29,4% в камбии и до 1,58 и 1,37% в заболони). Влияние условий произрастания на химический состав древесины изучено мало.

Содержание целлюлозы в древесине сосны убывает по мере ухудшения почвенных условий: в древостоях I бонитета - 58%; III бонитета - 56,8%; IV бонитета - 52,9% и V бонитета- 51,5%; аналогичное явление обнаружено и для древесины ели: в древостоях III бонитета - 52,1 % и IV бонитета 48,5%. Химический состав коры заметно отличается от химического состава древесины. Элементарный состав коры лжетсуги (%) характеризуется следующими данными: корка - углерода 54,7; водорода 6,4 и кислорода 38,8; луб - соответственно 53,3; 5,7 и 40,8. По сравнению с древесиной кора содержит больше золы, экстрактивных веществ и лигнина, но значительно меньше целлюлозы (почти в 3 раза) и пентозанов, причем резкого различия по содержанию пентозанов в коре хвойных пород (сосне, ели) и лиственных (березе, осине) не наблюдается. Химический состав коры некоторых пород приведен в табл. 9.

Таблица 9. Химический состав коры различных пород.

	Часть коры	Состав, % от массы абсолютно сухой коры
		растворимых в воде	целлюлозы без пентозанов		пентозанов + гексозанов	суберина

Ни один из имеющихся сегодня на рынке строительных материалов не обладает такими уникальными качествами, как природная древесина. Ее очень удобно и легко обрабатывать, так, что можно сделать что угодно, хоть ложку, хоть фюзеляж самолета. Древесина обладает прекрасной прочностью, она легкая и имеет приятный запах. Работа с деревом приносит истинное удовольствие, если разбираться в том, какими бывают виды древесины и характеристика пиломатериалов.

Разновидности срезов древесины

Если присмотреться к любому древесному бруску, то можно увидеть на нем текстурный рисунок, образованный годичными кольцами. Его внешний вид зависит от того, в каком направлении ствол дерева был распилен. Принято его распиливать по трем направлениям: вдоль и поперек волокон, а также под углом в 45 градусов. Если срез производят под углом, то его называют тангентальным. Он образует текстуру, похожую на конусообразные линии.

Если срез производится вдоль волокон, то он называется радиальный. На нем хорошо видны параллельные линии, образуемые волокнами. Поперечный срез во всей красе нам предъявляет годичные кольца ствола дерева. Рисунок имеет важное значение для внешней красоты изделий из дерева, поэтому прежде, чем делать деревянную заготовку необходимо четко себя представлять, в каком направлении мы хотим иметь узоры.

Внутреннее строение древесины

Для того, чтобы понять строение ствола дерева необходимо сделать полный поперечный разрез. Верхний слой называется корой. Он не представляет интереса, поэтому его удаляют. Следующий тонкий слой - это так называемая зона роста. Ее трудно увидеть, но если дерево молодое, то после снятия коры можно увидеть зеленые волокна, влажные на ощупь. Их еще называют камбий. После него и начинается сама древесина с ярко выраженными годичными кольцами. Профессионалы ее называют заболонью. В центре ствола находится более темное либо сливающееся с заболонью ядро. Это зависит от породы древесины, которая может быть заболонной или ядровой.

Ядровые древесные породы представлены всеми хвойными (кедр, сосна, ель, лиственница, тис) и некоторыми лиственными распространенными породами, такими как дуб, тополь, ясень. Подавляющее большинство лиственных деревьев являются заболонными: береза, ольха, граб, клен.

Плотность древесных клеток влияет на прочность и другие физические качества древесины, а вот на создание художественных композиций и возможность применения того или иного сырья в работе влияет рисунок годичных колец и сердцевидных сосудов. Это макроструктурные элементы, и к ним можно отнести еще сучки, наросты, неразвившиеся побеги, отклоняющие годичные кольца и образующие разнообразные свилеватости.

Древесина с ярковыраженной макроструктурой наиболее интересна для обработки, потому для поделок используются без исключения все хвойные

Физические характеристики древесины

Как и любой строительный материал древесина обладает рядом физических свойств:

• Плотность измеряется в г/см 3 и зависит от породы древесины и ее влажности. Чем выше этот показатель, тем прочнее и тяжелее материал, он более долговечен и менее подвержен гниению. Самой плотной считается древесина дуба, ясеня, клена и лиственницы, а наименьше плотностью обладают осина, ель и пихта.
• Влажность древесины говорит о степени ее качества и долговечности. Комнатно-сухая имеет 8 – 12% влаги, воздушно-сухая от 12 до 18%, а атмосферно-сухая 18 – 23%. Если же влажность еще больше, то такую древесину называют сырой.
• Звукопроводность и теплопроводность важные качества. Качественная сухая древесина прекрасно удерживает тепло и звук в поперечном направлении. Вдоль волокон теплопроводность снижена, а вот звук вдоль ствола распространяется прекрасно. Это даже является показателем качества и сухости.
• Стойкость к коррозии, которая выше у хвойной древесины, благодаря наличию в ней смолы.
• Текстура, цвет, запах и блеск позволяют определить породу древесины и определяют ее декоративную ценность.

Все перечисленные физические свойства очень важны для использования той или иной породы деревьев.

Механические характеристики древесины

Механические свойства различных пород древесины более важны. Ведь именно они влияют на прочность и долговечность строений или изделий из дерева. Механическая прочность – это способность оказывать сопротивление к различным статическим и динамическим воздействиям из вне. Прочность того или иного материала зависит от направления действия нагрузки. В связи с этим принято различать прочность на скалывание или сдвиг, изгиб и сжатие. Любая древесина имеет большую прочность вдоль волокон нежели поперек них.

Стоит отметить, что влажная древесина становится менее прочной. Это же наблюдается у легкой и рыхлой породы.

Пластичность – эта то свойство, которое позволяет создавать гнутые детали из дерева. Более пластичные породы сохраняют форму, полученную при определенном длительном воздействии. Влажность и температура очень сильно повышают этот показатель, поэтому для изготовления изогнутых деталей древесину подвергают воздействию горячей воды или пара. Высокой пластичностью может похвастаться бук, вяз, дуб, ясень. Этого нельзя сказать о хвойных породах, так как структура их волокон слишком прямолинейная.

Твердость древесины – это способность сопротивляться различному внедрению в нее инородных тел. Бывают твердые породы деревьев, такие как: бук, клен, лиственница, дуб, ясень, вяз (самыми твердыми являются самшит и акация) и мягкие, такие как: липа, ольха, ель, сосна. Уровень износостойкости древесины напрямую зависит от ее твердости.

Характеристика различных пород древесины

Для различных целей применяют ту или иную породу древесины. Все они делятся на хвойные и лиственные. Первые имеют резкий смоляной запах и выраженную макроструктуру. Самыми распространенными хвойными породами являются: кедр, сосна, пихта, ель и лиственница.

• Сосна является самым распространенным строительным материалом. Ее окраска изменяется от бледно-желтой до красновато-желтой. Древесина достаточно легкая и прочная. Главное, что она очень удобна для обработки. В ней содержится очень много смолы, поэтому она плохо гниет и не особо боится осадков. Из-за своей мягкости она легко принимает различные красящие вещества и лаки. Коробления при сушке почти у сосны не происходит. Недостатком является невозможность качественной отделки и окраски. Однако ее с успехом используют для производства мебели и фанеры.
• Ель можно поставить на второе место после сосны по уровню использования. Смолы в ней не так много, поэтому она более подвержена гниению и воздействию осадков. Древесина у ели прочная и легкая, но при этом обладает большим количество сучков, что значительно снижает ее потребительские качества. К преимуществам можно отнести белый цвет древесины и малую смолистость. Она хорошо удерживает различные крепежные детали. В строительстве из нее делают не самые важные детали.
• Кедр, или правильно сибирская сосна нисколько не уступает ели по своим строительным качествам, а по стойкости к гниению намного ее превосходит. Несмотря на мягкость древесины кедра, она обладает неплохой плотностью и прочностью, при этом прекрасно поддается обработке.
• Пихта ничем особенным не отличается от ели: она легко поддается любой обработке и не воспринимает едких химических препаратов. В ней достаточно мало смолы, из-за чего древесина слишком быстро загнивает без использования специальной обработки.
• Лиственница ценится своей твердостью и прочностью. Ее плотность такова, что ствол этого дерева тонет в воде. Зато древесина лиственницы практически не гниет.

Лиственные породы принято делить на мягкие и твердые. Их древесина не обладает запахом. Он есть только на свежем спиле. К твердолиственным породам нужно отнести дуб, ясень и березу, а к мягколиственным осину и ольху.

• Дуб имеет очень высокую прочность и стойкостью к появлению гниения. Его древесина обладает красивым цветом и текстурой. Она не трескается и не коробится, поэтому из дуба делают мебель и предметы роскоши и искусства. Дубильные вещества обладают мощными антисептическими свойствами. Самая прочная и красивая дубовая древесина получается, когда ее держат 1,5 года в проточной холодной воде. Ее цвет становится черным. Из такой мореной древесины изготавливают предметы дорогостоящей мебели. Это идеальный материал для производства мебели, но он очень неудобен в обработке из-за своей плотности и прочности
• Древесина березы имеет среднюю плотность и твердость. Она прочная и достаточно вязкая, имеет не очень ярко выраженную текстуру, но однородна. Недостатками этого материала являются подверженность сильному растрескиванию и короблению, слишком сильная усушка, небольшая устойчивость к загниванию, довольно частое поражение таким недугом, как червоточина. Однако она неплохо поддается обработке ручным инструментом, склеивается в фанере, легко полируется и подвергается окрашиванию, дает возможность производить очень мелкую рельефную резьбу.
• Осина обладает довольно мягкой древесиной, в которой настолько мало сучков, что она хорошо поддается любой обработке. Однако ее пористая структура не позволяет делать мелкие детали.
• Липа очень ценится при изготовлении различных резных деталей для производства мебели. Она не коробится и совсем не трескается при усушке. Липовая древесина обладает достаточно прочной структурой, которая совсем мало поддается гниению.
• Клен обладает прочной, плотной и слабоусыхающей древесиной. Она почти не коробится, но быстро загнивает и сильно подвержена червоточине. Эта древесина неплохо обрабатывается, склеивается, отделывается и окрашивается. Ее применяют в резных работах и изготовлении деталей из массива.
• Красное дерево, произрастающее в вечнозеленых тропических лесах, имеет древесину красного цвета. Это никакой-то один вид, а множество со схожими свойствами. Древесина красного дерева очень мягкая и прекрасно поддается обработке, легко полируется, а также впитывает лак. Некоторые части мебели делают из такой древесины. Ее высокая стоимость не позволяет делать из нее полностью все изделие.

Пиломатериалы и их разновидности

Преимущественно на лесобазе и в магазине продают сухую древесину. Сырая продается редко. Если вы решили построить что-либо или изготовить предмет мебели, то вы столкнетесь с названиями видов пиломатериала, смысл которых стоит понимать:

• Кряж является по сути цельными стволами деревьев без коры или их кусками достаточно большой длины. Важно, что их диаметр превышает 25 см.
• Подвязник – тот же кряж, но диаметром меньше 25 см.
• Жердь – цельный ствол без коры диаметром менее 9 см.
• Пластина – это половина кряжа, который распилен вдоль волокон.
• Четвертина — половина пластины, распиленной вдоль волокон.
• Лежень, или по-другому брус с обзолом – это обтесанное с двух сторон бревно, которое можно положить на одну из двух плоскостей.
• Брусом называю бревно, которое обтесано с четырех сторон с сечением не менее 100х100 мм. Если оно меньше, то изделие называют бруском.
• Доска бывает очень разной в зависимости от метода ее обработки и размеров: необрезная, обрезная, горбыль, строганная с четырех сторон, шпунтованная, фальцованная.

Все пиломатериалы, которые принято использовать в строительстве, обладают своими специфическими названиями. Различаются они по толщине изделия, а также отношения ширины к этой толщине. Для досок это отношение никогда не должно быть более 2. Максимально допустимая толщина досок равняется 100 мм. Длина любого материала из лиственных пород не превышает 5 м, а из хвойных 6,5 м.

Прочитав данную статью, вы ознакомились с основными понятиями и характеристиками древесины. Поэтому с такими знаниями можно спокойно приобретать пиломатериал, оперируя терминами, не хуже продавцов. Сегодня практически ни одно крупное строительство или ремонт не обходятся без использования древесины в той или иной степени, поэтому такие знания будут весьма полезны.