Строение древесины

Общие сведения

Тема 3. Строительные материалы на основе древесины

Древесина — древнейший строительный материал — не утра­тила своего значения и в настоящее время несмотря на ряд суще­ственных недостатков, к которым относятся способность к заг­ниванию, горючесть, анизотропность, а также усушка и разбуха­ние, приводящие к короблению и растрескиванию изделий. Вместе с тем строительная древесина выгодно отличается от других матери­алов высокой прочностью при малой плотности (500...700 кг/м³), легкостью механической обработки. По прочности при сжатии вдоль волокон древесина не уступает бетону, а по прочности при изги­бе значительно превосходит его. При этом древесина легче бетона примерно в 4 раза. По удельной прочности (отношению прочнос­ти к плотности) древесина занимает второе место, уступая толь­ко некоторым стеклопластикам. Пористо-капиллярное строение древесины обусловливает ее низкую теплопроводность, позволя­ющую использовать древесину в качестве стенового материала. Толщина стены из деревянного бруса при одинаковой теплоза­щите помещения в 2,5 — 3 раза меньше толщины кирпичной сте­ны.

По своему химическому составу и взаимодействию с окружаю­щей средой древесина не только безопасна для здоровья челове­ка, но и создает благоприятные условия для его обитания, поэто­му мебель из натуральной древесины и отделка ею помещений ценятся высоко. Как получение (произрастание), так и уничтоже­ние древесины являются естественными процессами и происхо­дят без загрязнения окружающей среды. Использование древеси­ны в качестве строительного материала имеет место на завершаю­щей стадии ее природного цикла — стадии уничтожения, кото­рую невозможно исключить, но можно замедлить. Недолговеч­ность древесины является «платой» за ее экологическую чистоту.

Из многочисленных пород деревьев, произрастающих на тер­ритории России, промышленное значение имеют около полутора десятков наиболее распространенных из них: из лиственных — дуб, ясень, каштан, вяз, ильм, карагач, бархатное дерево, ди-морфант, лох; из хвойных — сосна, лиственница, кедр, ель, пих­та, тис.

Строение древесины можно увидеть невооруженным глазом (макростроение) и под микроскопом (микростроение) на трех разрезах ствола: поперечном, продольном радиальном и продоль­ном тангентальном.

Сердцевина на поперечном разрезе имеет вид темно­го пятнышка диаметром 1... 5 мм. В жизнедеятельности дерева она участвует только в молодом возрасте и служит для запасения пи­тательных веществ. Во взрослом дереве сердцевина является мерт­вым образованием, состоящим из мягкой и непрочной ткани. От нее часто начинается загнивание и образование трещин.

Кора состоит из наружного пробкового слоя (корки) и внут­реннего слоя — луба, по клеткам которого идет нисходящий ток питательных веществ, выработанных листьями. В лубе часто при­сутствует лубяное волокно, из которого делают мочало.

На границе между древесиной и лубом находится слой живых клеток, называемый камбием. Путем деления клеток камбия про­исходит утолщение ствола и ветвей. При делении одна из образо­вавшихся клеток остается камбиальной, а другая идет на образо­вание древесины или луба (в зависимости от того, в какую сторо­ну она обращена). Деление клеток в сторону древесины происхо­дит гораздо чаше. Активность камбия замирает на холодное время года и возобновляется весной.

На внешней стороне луба под коркой находится пробковый камбий, благодаря деятельности которого образуется наружный слой коры. У некоторых пород (на­пример, у пробкового дуба) сна­ружи нарастает толстый слой пробки, состоящей из мертвых клеток. Пробка дуба используется для теплоизоляционных и облицо­вочных материалов.

Древесина. Древесина пород умеренного климатического пояса на поперечном разрезе представляет собой ряд чередующихся концентрических колец светлой и темной окраски, называемых ранней и поздней древесиной (по времени их образования). Каж­дый слой, состоящий из ранней и поздней древесины, образует­ся за один вегетационный период и называется годовым слоем. В на­чале вегетационного периода, ранней весной и в начале лета, дерево испытывает потребность в большом количестве влаги и питательных веществ, которые необходимы для распускания лис­тьев и завязывания плодов. В этот период от слоя камбия в сторону древесины откладываются клетки, приспособленные для передви­жения влаги: у хвойных пород — это широкополостные тонко­стенные трахеиды, у лиственных пород — крупные сосу­ды. Во второй половине вегетационного периода, в конце лета и осенью, дерево нуждается в упрочнении своего ствола, так как оно нагружено побегами, листвой, плодами. Поэтому позд­няя древесина формируется у лиственных пород — из массивных и прочных механических клеток (либриформа); у хвойных пород — из толстостенных трахеид. Как правило, число годовых слоев на срезе у корневой шейки соответствует возрасту дерева.

У некоторых лиственных пород (дуб, ясень), получивших на­звание кольцесосудистых, ранняя древесина прони­зана собранными в кольца сосудами, благодаря чему граница между годовыми слоями хорошо видна. У других лиственных пород — рассеянно-сосудистых (береза, бук), у которых сосуды равномер­но распределены по всей ширине годового слоя, различий между ранней и поздней древесиной почти нет и граница между слоями размыта.

Опорные (механические) ткани лиственных пород, называемые либриформом, состоят из длинных (от 0,7 до 1,6 мм) толстостен­ных клеток с заостренными концами и толстыми одревесневшими оболочками. Чем больше в породе волокон либри-форма, тем она тяжелее, тверже и прочнее.

Масса древесины хвойных пород на 90...95 % состоит из оди­наковых волокнообразных клеток, называемых трахеидами. Роль механических клеток, придающих древесине прочность, выпол­няют трахеиды поздней древесины, имеющие очень толстую обо­лочку и малую внутреннюю полость.

Проводящие (сосудистые) ткани состоят из вытянутых тонко­стенных клеток с широкими полостями. Роль водопроводящих элементов в хвойных породах играют трахеиды ранней древесины. Эти трахеиды тонкостенные, имеют большую внутреннюю по­лость. Они сообщаются друг с другом посредством пор, сконцен­трированных на концах трахеид.

В лиственных породах водопроводящую функцию выполняют сосуды, которые образуются из клеток, расположенных одна над другой, и представляют собой длинные вертикальные каналы, поперечные перегородки в которых или исчезли совсем, или име­ют ряд сквозных отверстий. Диаметр сосудов у одних пород дости­гает 0,5 мм, у других пород они невидимы невооруженным глазом. Длина сосудов в среднем составляет около 100 мм, а у дуба — 2... 3 м.

Запасающие ткани располагаются большей частью в сердцеви­не и сердцевинных лучах и состоят из паренхимных клеток. Эти ткани рыхлые и легко загнивают.

У некоторых хвойных пород паренхимные клетки могут быть рассеяны и среди трахеид (пихта, можжевельник), а у некоторых пород они образуют смоляные ходы, представляющие собой длин­ные межклеточные каналы, заполненные смолой (сосна, кедр сибирский, лиственница, ель). Смоляные ходы бывают вертикаль­ные и горизонтальные, проходящие по сердцевинным лучам и сообщающиеся с вертикальными ходами.

В лиственных породах сердцевинных лучей по объему всегда больше, чем в хвойных. Древесина лиственных пород имеет паренхимные клетки и вне сердцевинных лучей, в совокупности образующие так называемую древесную, или вертикальную, па­ренхиму.

Дата добавления: 2014-01-04