Строение древесины

Материалы для деревянных конструкций

Древесная порода – вид древесного многолетнего растения. Различают хвойные (сосна, ель, пихта, лиственница и др.) и лиственные (дуб, бук, береза, липа, тополь, клен и др.) породы дерева. Хвойные породы – растения с листьями в форме игольчатой хвои. Большинство из них – смолистые, вечнозеленые. Лиственные породы имеют листья в виде хорошо развитых пластин, которые опадают перед наступлением зимы.

Дерево – растение с четко выраженным стволом, несущим боковые ветви. Система ветвей с верхним участком ствола образует крону. Совокупность корней одного растения представляет собой корневую систему.

Диаметр ствола в зависимости от породы, возраста дерева и условий его произрастания колеблется в широких пределах – до 1 м и более (до 3 м – у дуба, тополя, каштана; до 9 м – у баобаба). Продолжительность жизни дерева составляет 20-300 лет, а такие виды как секвойя, сосна остистая, баобаб, доживают до 3000 лет.

Ствол – главный (осевой) одревесневший стебель дерева, начинается от шейки корня и заканчивается вершиной. В лесопромышленном комплексе ствол дерева – основной объект заготовки и дальнейшего использования. Срубленные и очищенные от сучьев и ветвей стволы называют хлыстами.

Хлысты, в зависимости от размеров, породы, пороков и качества, раскряжевывают на сортаменты круглых лесоматериалов для распиловки (пиловочник), строгания и лущения (чураки), выработки целлюлозы и древесной массы (балансы), использования в круглом виде (бревна).

Строительные конструкции выполняют обычно из хвойных пород древесины – сосны, ели, лиственницы, пихты, кедра. Эти породы характеризуются прямолинейностью, лучшими, чем у лиственных пород, прочностными свойствами и большей стойкостью против гниения благодаря смолистости. Твердые лиственные породы (дуб, бук, граб и др.) применяют в конструкциях чаще всего для изготовления мелких ответственных деталей – прокладок, шпонок, штырей и др. Березу используют для изготовления строительной фанеры.

В результате растительного происхождения и условий произрастания дерева древесина имеет трубчатое слоисто-волокнистое строение. Основу массы древесины составляют древесные волокна, расположенные вдоль ствола (в одном направлении и придающие ей тем самым анизотропные свойства – физические и механические свойства параллельных и перпендикулярных оси ствола участвков дерева в значительной мере отличны друг от друга). Волокна состоят из удлиненных пустотелых оболочек отмерших клеток-трахеидов – близких к прямоугольной форме средней шириной 50 мкм и длиной 3 мм – из органических веществ (целлюлозы и лигнина).

Полное представление о строении древесины дают три разреза ствола - поперечный и продольные – радиальный и тангенциальный. На поперечных разрезах стволов хорошо заметны концентрически расположенные годичные слои древесных волокон, по количеству которых можно определить возраст дерева. Каждый годичный слой состоит из двух частей - внутреннего, более широкого и светлого слоя, образующегося весной, и наружного, более узкого и темного, из более твердой и поздней древесины, образующейся летом.

Плотность и прочность древесины зависят от относительного содержания в ней поздней древесины, которое у сосны, например, колеблется от 10 до 30%.

Средняя часть стволов сосны, кедра и лиственницы имеет более темный цвет, содержит больше смолы и называется ядром. Вокруг ядра расположена менее смолянистая, но более прочная древесина, называемая заболонью.

Кроме этих основных частей в древесине имеются: сердцевина (тонкостенные мертвые клетки рыхлой первичной ткани в виде круглого стержня Ø2…5мм; имеет малую прочность и легко загнивает), горизонтальные сердцевинные лучи, смоляные ходы, сучки, наружная рыхлая кора.

Однородность древесины определяет ее качество и физико-механические свойства. Степень однородности древесины определяется размерами и количеством участков, где однородность ее строения нарушена, а прочность снижена. Такие участки называют пороками.

Наиболее распространенными и неизбежными пороками древесины являются сучки – заросшие остатки бывших ветвей дерева. Основные продольные волокна ствола, ранее образовавшие сучок, затем обходят его, отклоняясь от своего продольного направления и образуя так называемый завиток. Сучки являются допускаемыми пороками, но их размеры и количество строго ограничиваются при определении качества пиломатериалов (т.к. снижается прочность древесины при растяжении и изгибе).

Недопустимыми пороками древесины являются гниль, червоточина и трещины в вероятной зоне скалывания.

Биоразрушение – результат деятельности грибов и микроорганизмов (гниение) и насекомых (разрушение). Для гниения необходимы влага и кислород: W=20…30%, t=2-40ºС, но споры грибов могут сохраняться длительно и при других условиях. Домовые грибы поражают все – дерево, ДВП, ДСП, камышит и др. Путь борьбы с гниением химический – введение антисептиков, ядовитых только для грибов. Защита от насекомых тоже химическая – введение в древесину инсектицидов.

Наклон волокон относительно оси элемента (бруса, доски) – косослой – является распространенным и допускаемым пороком с ограничениями. Он образуется в результате иногда возникающего природного винтообразного расположения волокон в стволе. Влияние на прочность круглых лесоматериалов не оказывает, но при продольной распиловке перерезание волокон понижает прочность пиломатералов.

Возникающие при высыхании пиломатериалов трещины (разрывы древесины вдоль волокон) тоже относят к числу ограниченно допускаемых пороков, как и выпадающие сучки.

Пороки формы ствола заключаются в резком уменьшении его толщины (сбежистость) или увеличении диаметра комлевой (прилегающей к корню) части (закомелистость), в искривлении ствола по длине (кривизна, свилеватость), в местном утолщении (нарост).

Качество конструкционной древесины определяется сортами (1, 2 и 3), которые устанавливают в соответствии с ГОСТами.

Дата добавления: 2014-01-05