Древесина. Свойства, характеристики древесины как конструкционного материала

Центр древесных экспертиз

В настоящее время в России жилищный вопрос стоит очень остро. Возрастает потребность в комфортных и экологически безопасных домах. Эту потребность может удовлетворить малоэтажное деревянное домостроение.

Долговечность деревянного дома зависит от качества древесины и технологий строительства – построенный из качественного сырья, с соблюдением всех технологий, при правильной эксплуатации дом может прослужить более 100 лет. Ситуация на рынке малоэтажного домостроительства требует выпуска легального и качественного продукта (домокомплектов). Удостоверить его качество может сертификация.

Современные научные достижения позволяют не только выявлять изъяны в древесине, но и устанавливать время и место рубки дерева, что очень важно для определения легальности материала. По многим вопросам, тревожащим как производителей, так и потребителей строительной древесины, можно обратиться в специализированные исследовательские центры, оснащенные по последнему слову техники, способные проводить экспертизы качества и происхождения древесины.

При сертификации деревянных срубов или домокомплектов специалисты, вооруженные знаниями в области древесиноведения, дендрохронологии и анатомии растений, могут решить целый ряд задач:

установление легальности происхождения древесины, используемой для изготовления пиломатериалов;
определение породного состава древесины и сроков его заготовки;
установление качества и сортности круглых лесоматериалов и пиломатериалов согласно ГОСТу и ТУ, а также ряд других специфических вопросов, связанных с исследованиями различных деревянных материалов (рубленое бревно, брус, оцилиндрованное бревно).

Влажность

При выборе пиломатериалов важным критерием является их влажность. В зависимости от технологии производства принято выделять два вида пиломатериалов:

изготовленные из древесины с естественной влажностью;
изготовленные из высушенной древесины искусственным или естественным способом.

Первые имеют более светлый оттенок и тяжелее по весу сухой древесины. Естественно, более качественными считаются пиломатериалы второго вида. Однако для их изготовления естественным путем потребуется много времени (2-3 года) и соответственно, стоимость такой продукции значительно выше.

Дендрохронологический метод

Большой вклад в дело оценки древесины внесло развитие науки дендрохронологии, основанной на исследовании древесных колец. Годичные кольца – это летопись, способная рассказать о важнейших событиях в жизни дерева, будь то засуха, суровая зима, нападение вредителей, пожар, изменение гидрологического режима почвы, рубки, неправильный уход, механическое повреждение ствола. И время каждого происшествия кольца укажут с точностью до года. При помощи дендрохронологической экспертизы можно установить причину гибели дерева, место и время его рубки, год постройки любого деревянного сооружения.

Впервые данную методику еще в начале XX века использовал основатель дендрохронологии, американский астроном Эндрю Дуглас, устанавливая возраст ископаемой древесины из построек индейцев пуэбло. Позже она получила широкое распространение в археологии, а сейчас нашла применение в лесном хозяйстве, деревообрабатывающей промышленности и даже искусствоведении.

Дендрохронологическая экспертиза стала важным компонентом в системе мер борьбы с незаконным оборотом древесины. Она обеспечивает доказательную базу при расследовании дел о нелегальной рубке. С помощью данного метода можно установить место происхождения древесины и время рубки. Экспертиза способна определить, являлись ли пень, оставшийся на месте рубки, и ствол спиленного дерева (пиломатериал) прежде единым целым.

Линтаб

Дендрологические экспертизы проводятся при помощи электронного оборудования. Одним из комплексов, работающих с дендрохронологической информацией, является прибор линтаб (оснащенный аналитическим пакетом программ TSAP-Win). Он был разработан немецким физиком Франком Ринном.

Однако сама по себе эта установка еще не обеспечивает успеха в исследованиях. Поэтому человек, пробующий работать с линтаб, должен иметь представление о факторах изменчивости годичных колец.

В настоящее время владеющий современными знаниями и новейшим научным оборудованием эксперт может получать о древесине такой объем информации, который и не снился специалистам несколько лет назад.

Выявление дефектов

Специалисты Центра древесных экспертиз способны диагностировать все основные дефекты древесины согласно ГОСТ 2140-81:

наличие сучков, трещин;
пороки формы ствола (сбежистость, закомелистость, овальность, наросты, кривизна);
пороки строения древесины (наклон волокна, свилеватость, завиток, корень, ложное ядро, внутренняя заболонь, сердцевина, прорость, засмолок, кармашек);
грибные поражения;
биологические повреждения и покоробленности.

Выявление ряда дефектов (сучки, трещины, пороки формы ствола, покробленности) проводится визуально-инструментальным способом при выезде специалиста в место расположения партии древесины. Для этого используется выборочный метод, когда из партии выделяется определенная часть образцов и на основании частоты встречаемости тех или иных пороков в данной выборке делается вывод о проценте брака в целом и о сортности древесины, соответствии техническим условиям производства и условиям договора поставки.

Статистическая обработка данных об изменчивости годичных колец

Когда речь идет об элитном домостроении, на последний пункт необходимо обратить особенное внимание. Зачастую приемлемое с точки зрения ГОСТа и ТУ производства качество древесины может не удовлетворять высоким требованиям заказчика. Яркий пример – это вызываемые грибами так называемые заболонные окраски древесины (например, синева), которые не снижают твердости древесины, но значительно ухудшают ее эстетические свойства и влияют на водопоглощение.

Для таких групп дефектов, как пороки строения древесины, грибные повреждения и биологические поражения, зачастую необходимы лабораторные исследования, связанные с привлечением микроскопической техники, изготовление микроскопических препаратов для работы в отраженном и проходящем свете.

Требования к пиломатериалам

Хвойные пиломатериалы составляют наиболее распространенную и доступную группу. Востребованные сосна и ель практически одинаковы по техническим характеристикам, а их прочность идентична. Поэтому они отлично подойдут для решения многочисленных строительных задач.

На сорт древесины влияет качество строения и обработка. Выделяют 5 сортов сырья.

Отборное дерево и 1-3 сорт должны иметь влажность не более 22%, а шероховатость поверхности не более 1250 мкм.

Сорт 4 не имеет ограничений по влажности и шероховатости. Эти показатели важны. Ведь иногда дешевый товар продают под видом дорогого.

Наличие пороков и дефектов является критерием, по которым судят о сорте и качестве обрезных досок и бруса.

Для обозначения сорта древесины используют цифры, буквы, точки, полосы. Пиломатериал сосны толщиной до 25 мм помечается полосами, более толстый – точками. Также применяют буквенные обозначения: О, А, В, С.

Единственными документами, регламентирующими технические требования к хвойным пиломатериалам, являются межгосударственные стандарты ГОСТ 24454-80 и ГОСТ 8486-86.

Основные отличия сортов древесины и бруса

От сортности пиломатериалов зависит прочность, надежность и долговечность деревянных сооружений. Классифицируют пиломатериалы по 5 сортам:

Данный сорт сырья характеризуется минимальным наличием дефектов. Допустимы сросшиеся сучки, ребровые, кромочные. На таком пиломатериале нет гнили и грибковых заболеваний. Материал мало подвержен повреждениям биологического характера. Покоробленность и непараллельность граней лишь в пределах 0,2-1,0%. Применяется для внешних и внутренних работ, для изготовления мебели, дверей и декоративной отделки. Востребован дорогой сорт в кораблестроении и автостроении;

Геометрически правильный пиломатериал может обладать большим количеством трещин и сучков по сравнению с отборным сортом. Гниль не допустима. Плесень и грибные окрасы – не более 10%. Эти натуральные показатели не приводят к разрушениям структуры дерева. Применяется данный вид для выпуска важных элементов конструкции, возведения домов, межэтажных перекрытий, заборов;

Допускается присутствие значительных пороков: окрас от грибков, пятна синего цвета, смоляные кармашки. Используют такую доску обрезную второго сорта для несущих конструкций, в создании опалубки и лесов.

Доска может содержать смоляные кармашки, червоточины, неглубокие волнистости и пороки строения, например, двойная сердцевина. Из-за этих показателей физические свойства дерева ухудшаются, и применять его можно ограниченно. Подойдет для мало напряженных обшивок, для строительства временных построек, изготовления поддонов.

В этом сорте допускается присутствие любых дефектов, но, чтобы они не нарушали целостность материала. Используют такую древесину для незначительных строительных деталей и в производстве тары.

Критерии выбора качественной древесины

Маловероятно, что покупатели пристально изучают дефекты доски обрезной перед приобретением. Мы дадим пару простых советов, как определить качество доски «на глаз»:

Обращайте внимание на годовые кольца. Они должны близко располагаться друг к другу в вертикальном разрезе

Если много колец, то это наиболее качественный материал. Доска обрезная будет крепче, будет влагоустойчива. Дерево считается лучше, если растет в холодной климатической зоне; Доска обрезная не должна иметь сердцевины. Это мягкая часть дерева предрасположена к грибковым заболеваниям; Не следует приобретать как чрезмерно пересушенные пиломатериалы, так и те, которые намокли под дождем. Смотрите, как они хранятся. Помещение должно хорошо проветриваться; И самое главное – обращайтесь к проверенным поставщикам, во избежание неприятностей.

Какая древесина лучше подойдет для строительства

Лидирующие позиции в строительной индустрии занимают сосновые доски. Стоимость их доступна, а расходы на транспортировку минимальны.

Хвойные породы древесины имеют хорошую воздухопроницаемость, ровную внутреннюю структуру и великолепный аромат. Они создают естественную теплоизоляцию.

Бесспорными положительными моментами являются доступность и простота обработки.

Купить сосновые пиломатериалы можно в в удобное время. Мы осуществляем оперативную доставку по всей территории Украины.

keramikfest.com.ua

Профессионализм

Высокое качество работ специалистов Центра древесных экспертиз обусловлено тем, что вместе со специалистами в области деревянного домостроения в обследовании участвуют специалисты общего профиля: энтоломоги, фитопатологии, специалисты в области ботанической микротехники. Без лабораторных исследований невозможно с точностью определить ботанический вид древесины, вид грибов, вызвавших порок типа «грибное поражение», вид насекомого, оставившего червоточины.

Очень сходный тип повреждения (например, глубокая червоточина в пилопродукции) может быть вызван, например, и черным сосновым усачом, и домовым усачом. Черный сосновый усач живет только в живых деревьях, наличие его ходов, личинок или жуков свидетельствует о том, что древесина была выработана из свежего сухостоя. Само по себе это плохо, но можно быть уверенным, что в древесине построек этот вид развиваться не будет и дальнейшего разрушения материала не произойдет. Но ситуация меняется при выявлении поселения домового усача. В этом случае необходимо удаление пораженных данным видом частей строения либо глубокая пропитка их инсектицидами с помощью технологии MABI (Франция).

Керн древесины

Нередко в партии древесины обнаруживается порок такого типа, как ложное ядро. В этом случае на торцах стволов можно наблюдать отчетливые изменения окраски, которые соответствуют по внешнему виду ядровым гнилям. Однако существенного изменения плотности древесины в этом случае не происходит. Данный порок можно достаточно надежно диагностировать и визуально, но если имеет место спорная ситуация, то разрешить проблему может тестирование партии древесины с помощью прибора резистограф. Этот прибор, кстати, успешно применяется и для оценки качества древесины старых построек в России, достаточно сказать, что его с успехом используют сотрудники музея-заповедника «Кижи», внесенного ЮНЕСКО в фонд объектов всемирного культурного наследия.

Принт-скрин работы лигновижион

Научный прогресс в новом столетии стремительно ускоряется. Если раньше на появление новых научных знаний и специализированного оборудования уходило несколько лет, то сейчас – несколько месяцев. Быстро обновляются технологии и в сфере исследований деревьев и древесины. В настоящее время владеющий современными знаниями и новейшим научным оборудованием эксперт может получать о древесине такой объем информации, который и не снился специалистам несколько лет назад.

Вологодский филиал Центра древесных экспертиз

Создание Филиала Центра древесных экспертиз ООО «ЗДОРОВЫЙ ЛЕС» на территории Вологодской области было вызвано потребностью в научно-практических исследованиях образцов древесины, а также возросшим спросом на качественную продукцию на рынке малоэтажного деревянного домостроения.

За прошедший год в филиал за помощью обратилось немало частных лиц (покупателей), предпринимателей – изготовителей продукции и даже образовательных учреждений, в которых проводится подготовка специалистов в области деревянного домостроения.

Как показывает практика работы филиала, покупатели готовых деревянных срубов (строений) нередко сталкиваются с различными проблемами, такими как:

легальная или нелегальная древесина в их строении (административные и уголовные дела);
древесина «летней заготовки» иногда выдается за «зимний лес» (а как говорилось выше, возможно определение не только календарного года заготовки древесины, но и сезона, в котором рубили лес),
материалы (древесина), пораженные короедами и другими энтомовредителями, выдаются за пригодные к строительству или в судах предприниматели ссылаются на то, что «паразиты» заселили древесину уже по окончании строительства (данные факты также возможно проверить),
ну и конечно же, возникает огромное количество вопросов и претензий по поводу качества древесины (используя соответствующие нормативные документы, возможно всегда найти ответ на данные вопросы).

Отборный сорт

Самый дорогой сорт древесины, может носить название класс «А», дороже в 2 – 3 раза первого сорта.

Применяются в основном в кораблестроении и в автостроении. Из них может быть выполнены «борта» грузовых автомобилей части кабин, в судостроении из них делаются палубные доски, элементы кают иногда мачты яхт и т.д.

Основные требования – сучки допустимы, но только большие, или на расстоянии 2 метров друг от друга. Не допускаются сгнившие сучки, а также гнилые части древесины. Трещины могут присутствовать, однако их не должно быть больше 10 %, и они должны быть не глубокие, в основном образованные в результате усушки. Наклон волокон не более 5% от длины. Не должны быть части корневой системы в древесине. То есть пиломатериал должен быть чистый без каких-либо изъянов.

Конкретные примеры

Силами специалистов филиала за прошедший год было проведено несколько экспертных исследований древесины, используемой в деревянном домостроении. В частности, были обследованы: здание (сруб) из оцилиндрованного бревна, эксплуатировавшийся в течение трех лет, и домокомплект из оцилиндрованного бревна естественной влажности перед началом сборки строения (сруба).

В первом случае (выборочное исследование) было проанализировано 50 фрагментов оцилиндрованного бревна хвойных пород (смесь ели и сосны). Установлено, что все исследованные фрагменты удовлетворяют требованиям ГОСТ 9463-88, но 46% от общего числа фрагментов не соответствуют ТУ13-0300006-36-91 на оцилиндрованное бревно. Основной причиной несоответствия является наличие в бревнах значительных по размерам трещин от усушки – естественный процесс эксплуатации оцилиндрованного бревна (сняты подкоровые кольца и слои заболони), возможно, заготовленного в периоды вегетационного сезона роста дерева с максимальным содержанием воды в древесине, а также с нарушением технологии обработки бревна (смещение центра и, как следствие, образование повышенных внутренних напряжений). Владельцам строения выданы рекомендации по устранению трещин.

Во втором случае было исследовано 411 фрагментов оцилиндрованного бревна хвойных пород (смесь ели и сосны). Установлено, что по наличию различных пороков древесины (гнилые и табачные сучки, прорость, механические повреждения), которые недопустимы по ГОСТ 9463-88 и ТУ13-0300006-36-91, 35 фрагментов бревна (8,5% от общего количества) – это брак, подлежащий замене. Производителю бревна были выставлены требования по замене брака, которые он удовлетворил в полном объеме.

Пример этих двух исследований, с одной стороны, демонстрирует некоторые из проблем современного деревянного домостроения, а с другой – показывает возможности экспертов, обладающих современным исследовательским оборудованием в решении возникающих спорных ситуаций.

2.2. МЕХАНИЧЕСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Механические свойства

древесины. К ним относятся
прочность, твердость и ударная вязкость
(таблица 1). Эти свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил (растяжению, изгибу, сдвигу и кручению).

Таблица 1

Показатели физико-механических свойств древесины

Прочность

— это способность древесины сопротивляться разрушению (разделению на части) под действием механических усилий. Прочность древесины зависит от направления и скорости действия нагрузки, породы древесины, ее плотности, влажности и наличия пороков: пороки, особенно сучки и трещины, сильно снижают прочность древесины; с увеличением плотности древесины увеличивается и ее прочность; влажность уменьшает прочность древесины. Прочность зависит от характера и направления действия нагрузок. Например, прочность древесины вдоль волокон под действием растягивающих нагрузок около 130 МПа, а под действием сжимающих нагрузок — около 50 МПа; прочность под действием изгибающих сил — около 100 МПа, прочность при скалывании — около 0,5 МПа.

Твердость

характеризуется способностью древесины сопротивляться внедрению в нее более твердого тела. Твердость древесины в торцовом направлении выше твердости в тангенциальном и радиальном направлениях в среднем на 30-40%. Твердость древесины, высушенной до 12% влажности, в 1,5-2,0 раза больше твердости древесины 30%-ной влажности. Чем выше твердость древесины, тем труднее ее обрабатывать.

Ударная вязкость

— это способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения. Вязкость древесины деревьев лиственных пород примерно в 1,5-2,0 раза выше вязкости древесины хвойных пород.

Советы

Хочется надеяться, что изложенный материал послужит стимулом для производителей древесных материалов в деле формирования ОТК на своем производстве и будет полезен добросовестному покупателю, который ранее и не догадывался о существовании подобных исследований, проводимых для оценки качества продаваемой продукции.

Если вы решили купить деревянный дом (сруб) или домокомплект из оцилиндрованного бревна или бруса, обратите внимание на качество древесины и технологию сборки сруба.
Если у вас возникают вопросы, сомнения, спорные ситуации и внутренняя неуверенность в деревянном строении или материале, то лучший способ найти истину – обратиться к квалифицированным специалистам в области исследования древесины и деревянных строений.
Нельзя забывать о том, что постройки из дерева требуют особого ухода, в частности, их необходимо обрабатывать антисептическими составами, антипирентными пропитками и своевременно заделывать трещины.

Качество древесины и технологии сборки строения (сруба) – залог долголетия вашего и вашего дома.

___________________________________________________________________

Защита древесины

Как и от чего нужно защищать древесину? Какие новые технологии могут предложить специалисты?

Общие сведения о пиломатериалах

Под термином «пиломатериалы» скрывается целый ряд различных изделий, начиная от горбылей и заканчивая брусьями, которые запросто могут использоваться в качестве несущих элементов конструкции. Перед тем как вплотную начать изучать сортность древесины не лишним будет разобраться с классификацией пиломатериалов (см.также статью «Беседка из дерева своими руками: основные моменты»).

Классификацию можно выполнять по целому ряду критериев.

Например, по сортименту выделить можно:

горбыли;
брусья и бруски;-
обаполы;
шпалы;
доски различной толщины – эти пиломатериалы особенно популярны, практически ни одна стройка своими руками не обходится без них.

Если же в основу положить способ обработки, то можно выделить такие типы пиломатериалов как:

торцованные и неторцованные . В первом случае происходит нарезка по длине, во втором – нет;
с разным способом обработки . Калиброванный пиломатериал – это пиломатериал не только высушенный до заданной влажности, но и обработанный с учетом требуемых размеров, строганый – строганием должна быть обработана как минимум 2 кромки или 1 плоскость, также пиломатериалы могут выпускаться обрезными, односторонне-обрезными и необрезными;
по прочности отдельно выделяют класс конструкционных пиломатериалов . Для производства используются твердые сорта древесины.

Ограничение по количеству дефектов