Рубрики







Достоинства и недостатки древесины как строительного материала.

Прежде чем ознакомиться с достоинствами и недостатками древесины рассмотрим её строение и свойства, влияющие на строительные характеристики этого материала.

Строение древесины.

В строении древесины любой породы можно выделить три части: ветви, ствол, корни. В строительстве используется ствол. Три разреза ствола дают представление о строении древесины:

  • поперечный;
  • радиальный;
  • тангенциальный.

древесина разрезы1

Лучше всего строение древесины хорошо видно на поперечном разрезе.

древесина строение

Ядро является  центральной  частью дерева. Деревья бывают ядровые и безъядровые. В молодом возрасте деревья всех пород ядра не имеют. Оно возникает по мере роста дерева. К безъядровым породам относятся бук, береза, осина. Тонкий слой клеток, который находится между корой и древесиной, называется камбием. Слой камбия откладывает в сторону коры лубяные клетки, а к центру – клетки древесины.  На поперечном разрезе видны ломаные линии, направленные от центра ствола к коре, которые  называются сердцевидными лучами. Вид сердцевидных лучей у различных пород   деревьев отличается друг от друга.  Концентрические круги ствола называются годичными кольцами. Они показывают возраст дерева. Ширина годичных колец может колебаться в зависимости от пород деревьев и условий произрастания. Годичные кольца состоят из более светлого весеннего слоя, располагающегося ближе к ядру, и более темного плотного  летнего слоя, который располагается ближе к коре.

Вид сердцевидных лучей и годичных колец определяет ценность породы.

Свойства древесины.

Свойства древесины имеют большое значение для строительства. Свойства разделяют на физические и механические.

Физические свойства древесины.

К физическим свойствам древесины относятся:

  • плотность;
  • теплопроводность;
  • температурное расширение;
  • текстура;
  • цвет древесины.

По плотности древесину стандартной влажности (12%)  разделяют на группы, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Группы плотности древесины.

Группа плотности Плотность, кг/м³
Высокая 750 и выше
Средняя 740 — 550
малая 540 и ниже

В таблице 2 приведены значения плотности для разных пород деревьев.

Таблица 2. Плотность пород древесины при стандартной влажности (12%).

 

Порода древесины Плотность, кг/м³
Дуб черешчатый 690
Бук 670
Лиственница 660
Береза 630
Ольха 520
Сосна обыкновенная 500
Липа 495
Осина 495
Ель 445
Сосна кедровая 435
Пихта кавказская 435
Пихта сибирская 375

 

Теплопроводность определяет  свойство древесины проводить тепло от одной поверхности к другой.  Теплопроводность древесины поперёк волокон меньше,  чем вдоль. Теплопроводность зависит от объемного веса и влажности. Теплопроводность у влажной древесины меньше, чем у сухой. Хвойные породы, имеющие меньшую плотность, обладают более низким коэффициентом теплопроводности по сравнению с лиственными породами.

Температурное расширение древесины показывает изменение ее размеров при нагревании. Температурное расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения. Коэффициент линейного расширения для древесины очень мал, поэтому он не учитывается при строительстве.

Как было сказано выше текстура древесины зависит от вида и ширины сердцевидных лучей и годичных колец. Красивую текстуру имеют карельская береза, платан, бук, орех, дуб. Текстура зависит от типа  разреза, так например,  рисунок платана красивее на радиальном разрезе, дуб эффектнее выглядит на тангенциальном разрезе.

При выборе древесины для внутренней и внешней отделки цвет является определяющим свойством. Все многообразие цветовой гаммы придают древесине дубильные и красящие вещества, а также смолы.

Механические свойства древесины.

К механическим  свойствам древесины относятся:

  • прочность;
  • жесткость;
  • твердость;
  • ударная вязкость.

Способность древесины сопротивляться разрушению при механических воздействиях называется прочностью.  На прочность древесины влияют длительность нагрузки и влажность.   При  постоянной нагрузке деформации в древесине возрастают, но если нагрузка не превышает определенного предела, то деформации с течением времени затухают. После снятия нагрузки часть деформаций исчезает сразу, другая – постепенно. При увеличении влажности в древесине от до 30% ее прочность уменьшается, дальнейшее повышение влажности существенного влияния на прочность не оказывает.

Жесткость древесины – способность не менять размеры и форму.

Твердость древесины – способность сопротивляться обработке различным инструментом.

Ударная вязкость – способность поглощать работу при ударе.

Влажность древесины.

В древесине наблюдаются два вида влажности:

  • свободная (капиллярная), которая заполняет межклеточное пространство и полости клеток;
  • связанная  (гигроскопическая), которая находится в клеточных стенках.

Для всех пород древесины максимальное количество влаги приблизительно одинаково. Оно равно 30% при температуре 20˚С. В таблице 3 приведена градация древесины по степени влажности.

Таблица 3.

Наименование  типа  влажности Степень влажности, %
Абсолютно сухая 0
Комнатно — сухая 8-15
Воздушно — сухая 16-20
Полусухой 21-23
Сырой более 23
Мокрая Более 75

В таблице 4 приведены значения средней влажности свежесрубленной древесины для разных пород деревьев.

Таблица 4. Влажность свежесрубленной древесины.

Породы древесины Влажность, %
Хвойные породы
Пихта 101
Сосна кедровая 92
Ель 91
Сосна обыкновенная 88
Лиственница 82
Лиственные породы, мягкие
Тополь 93
Ива 85
Ольха 84
Осина 82
Липа мелколистная 60
Лиственные породы, твердые
Береза пушистая 78
Береза бородавчатая 78
Вяз 78
Ясень маньчжурский 78
Береза ребристая 68
Бук 64
Граб 60
Дуб 50
Ясень обыкновенный 36

Древесина имеет свои достоинства и недостатки.
Достоинства:

  • относительно низкая стоимость;
  • высокая удельная прочность, примерно равна стали (отношение предела прочности при растяжении вдоль волокон к плотности);
  • стойкость к воздействию химически агрессивных сред;
  • в зданиях из древесины наилучший микроклимат для человека;
  • маленький коэффициент теплопроводности поперёк волокон (стена из бруса шириной 20 см эквивалентна по теплопроводности стене из кирпича шириной 64 см);
  • малый удельный вес (600 – 900 кг/м2) позволяет не делать больших фундаментов, что значительно удешевляет строительство;
  • маленький коэффициент линейного расширения вдоль волокон (в деревянных зданиях нет необходимости делать температурные швы);
  • малая плотность при относительно высокой прочности.

В таблице 5  для сравнения приведены коэффициенты теплопроводности древесины и других материалов.
Таблица 5. Коэффициенты теплопроводности древесины и других материалов.

Материал Коэффициент теплопроводности,
ккал/м * ч * град
Древесина сосны:
вдоль волокон
0,30
Древесина сосны:
поперёк волокон
0,15
Плиты древесноволокнистые 0,09 – 0,15
Опилки древесные 0,08
Вата минеральная 0,036 — 0,042
Кирпич 0,44
Железобетон 1,33

Недостатки:

  • подверженность к загниванию и поражению жучками-древоточцами;
  • повышенная пожароопасность;
  • разбухание, усушка, коробление, растрескивание под воздействием различных атмосферных явлений;
  • необходимость обновления защитного покрытия и антисептической пропитки;
  • анизотропность —  изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов;
  • наличие пороков(сучков и др.), снижающих качество строительных конструкций.

Природные недостатки древесины можно устранить или существенно уменьшить их влияние на строительную конструкцию. Например, использование листовых материалов на основе древесины (ДВП, фанера и др.) снижает влияние анизотропии (неодинаковость физических свойств древесины в разных направлениях)  древесины. С помощью химических средств защиты снижается опасность загнивания и возгорания.

Наиболее распространенным пороком является наличие сучков. Но сучки встречаются двух видов. Одни из них прочно срослись с древесиной и убираются из массива только при удалении всего участка. Другие отделяются от древесины легко. Именно здесь велика вероятность того, что при сушке уже готового изделия он может выпасть. Кроме того, при долгом хранении древесины как стройматериала темнеют в первую очередь сучки. Исключение составляют только некоторые хвойные породы.

Сучки1

Среди пороков древесины, которые необходимо учитывать при работе, большое место занимает такой порок, как наличие трещин. Они образуются в массиве древесины в период роста древесного ствола. Морозные трещины могут разделить весь ствол на две части. Сами трещины идут от внешнего края внутрь и образуются только зимой при сильных морозах. Отступные трещины возникают только внутри ствола, при этом образуется промежуток между годичными кольцами. Причина образования таких трещин — большое напряжение внутри ствола в период усиленного роста. Метиковые трещины, как и морозные, могут разделить ствол на две части. Разница между ними в том, что морозные идут от внешнего края к центру, а метиковые — от основания ствола к вершине.
Трещины при усушке могут образовываться и в древесине без видимых пороков. Такие трещины идут от центра ствола к внешней стороне поперек годичных колец.

трещины

Также к порокам древесины можно отнести наличие наклона волокон. Такой дефект может быть как природным, так и механическим. У хвойных пород древесины наиболее часто встречается такой дефект, как крень. Это природный порок, возникающий при сжатости ствола в период роста. Древесные волокна на этом участке расположены близко друг к другу, что значительно увеличивает время пропитки древесины антисептиками и химическими красителями. Но такая древесина очень прочна и устойчива к воздействию атмосферных явлений, так что ее можно использовать для обивки входной двери на даче или в квартире.

Крень

Характеристика пород деревьев.

Хвойные породы деревьев.

В строительстве используются следующие хвойные породы деревьев, растущие в России:

  • сосна;
  • ель;
  • лиственница;
  • пихта;
  • кедр.

Характеристика сосны.

Сосна бывает двух видов: мяндовая и рудовая. Мяндовая сосна в основном растет на достаточно влажных глинистых почвах,  древесина у нее рыхлая, неплотная. При наличии влажности мяндовая сосна быстро загнивает. Она хорошо обрабатывается и практически не коробится, прекрасно пропитывается. Рудовая сосна растет на каменистых суглинистых или супесчаных почвах. Древесина у рудовой сосны мелкослойная,  смолистая и имеет  достаточно высокую плотность. В строительстве рудовая сосна используется для полов, крыш, стен, внутренних перегородок.

Характеристика ели.

 По сравнению с сосной ель менее плотная и менее прочная, она хуже обрабатывается. При воздействии влаги древесины ели может загнить, что ограничивает ее использование. Большое количество сучков препятствует ее применение в строительстве. Повышенная твердость ели затрудняет ее обработку инструментом. В строительстве домов ель используется для изготовления дверных блоков, полов, внутренних перегородок.

Характеристика лиственницы.

Лиственница обладает достаточно большой плотностью и твердостью, она устойчива к гниению и короблению.   Эти свойства лиственницы делают ее ценным строительным материалом.  Сушку лиственницы делают в умеренном режиме, так как при высокой температуре в древесине лиственницы появляются трещины. В строительстве лиственница применяется там, где требуется высокая устойчивость к гниению. Лиственницу используют для сооружения столбчатых деревянных фундаментов. Кроме того, нижние венцы срубов делают из лиственницы. Лиственница используется для изготовления паркета и в мебельном производстве.

Характеристика  пихты.

Сибирская пихта по своим свойствам сходна с древесиной ели, но имеет меньшую прочность и плотность. Кавказская пихта по своим свойствам совпадает со свойствами ели. Пихта часто применяется в домостроении. Из неё изготавливают полы, дверные и оконные блоки, полы, плинтуса и т. д. Для изготовления  деревянных конструкций пихта не используется, так как она склонна к загниванию.

Характеристика кедра.

По своим физико-механическим свойствам кедр занимает промежуточное место между елью и пихтой. Древесина кедра хорошо подвергается обработке инструментом. Для повышения устойчивости древесины кедра к загниванию её обрабатывают специальными составами. Древесина кедра является  хорошим материалом  для узлов и конструкций, подверженных перепадам температуры и влажности. В строительстве древесина кедра используется для изготовления  полов, элементов крыш, стен, внутренних перегородок. Красивая текстура кедра обуславливает применение его для производства мебели.

Лиственные породы деревьев.

В России растут следующие лиственные породы, деревьев, используемые в строительстве:

  • дуб черешчатый;
  • бук;
  • граб;
  • береза бородавчатая;
  • ольха;
  • осина.

Характеристика дуба черешчатого.

Дуб черешчатый (летний) имеет  твердую и прочную  древесину, обладает высокой стойкостью к гниению.  Древесина дуба имеет красивую текстуру, гнется и хорошо обрабатывается,  хорошо  пропитывается.  Большим недостатком древесины дуба является то, что при креплении саморезами и гвоздями  деталей конструкций, она  может расколоться, поэтому предварительно приходится сверлить отверстия. Древесина дуба используется  при отделке. При производстве мебели используется мореный дуб, имеющий темно-фиолетовую окраску. Травление придает древесине дуба рельефную объемную структуру.

Характеристика бука.

Бук по прочности и твердости практически не уступает дубу, но его древесина больше подвержена  гниению.  Древесина бука хорошо обрабатывается любым инструментом, хорошо гнется под паром.  Красивая текстура древесины бука позволяет использовать её в отделочных работах. Но из – за того, что древесина бука плохо полируется, применение её  во внутреннем интерьере ограничено.

Характеристика граба.

Граб обладает как положительными, так и отрицательными свойствами.  Положительным свойством древесины граба является ее стойкость к истиранию.   Но древесина граба  плохо обрабатывается инструментом.  Недостатком граба является то, что он имеет большой удельный вес, и детали из него получаются тяжелыми.  При сушке древесина граба может коробиться и трескаться.  Древесину граба используют  для  изготовления столярных инструментов и изделий повышенной стойкости,  деталей и элементов крепления деревянных узлов и конструкций.

Характеристика березы бородавчатой.

Береза бородавчатая имеет отличные  физико-механические свойства. Древесина ее отличается высокой прочностью при ударных нагрузках. Березу можно легко подделывать под ценные породы деревьев. Недостатками березы является малая  плотность, твердость и склонность к гниению, Основное использование береза получила во внутренних отделочных работах и в мебельном производстве.  Особенную ценность имеет карельская береза, имеющая красивую текстуру.

Характеристика ольхи.

Ольха хорошо сохраняется во влажной среде, имеет мягкую древесину,  хорошо обрабатывается инструментом и  хорошо пропитывается антисептиками. Недостатком ольхи являются коробление и подверженность к гниению. При правильной сушке, пропитке и обработке ольха дает хороший пиломатериал, используемый  в строительстве домов.

Характеристика осины.

Осина так же, как и ольха обладает повышенной стойкостью к влаге. Древесина у осины  мягкая, хорошо поддается обработке и пропитке. В отличие от ольхи осина мало подвержена растрескиванию и короблению. В массиве древесины осины  мало сучков.  Отрицательным свойством осины являются ее большой коэффициент усыхания. Под действием нагрузки она достаточно легко раскалывается. Осина используется для сооружения срубов для колодцев. Кроме того, ее  используют при строительстве бань.

Comments are closed.