Древесина хвойных пород
В строительстве наиболее часто используют древесину хвойных пород из-за ее большей по сравнению с лиственными породами прочности, биостойкости и меньшей себестоимости производства.
Кроме того, стволы хвойных пород имеют более правильную форму с меньшим количеством дефектов. Наиболее популярны среди хвойных в строительстве сосна, ель, лиственница, пихта и кедр.
Можжевельник и тисс для изготовления строительных элементов не применяются. Данные породы ценятся как хороший отделочный материал и используются в основном для производства столярных изделий и мебели.
Отчего зависит плотность
Структура древесного волокна у представленных на рынке пород разнообразна. Для пиломатериалов, сделанные из одинаковых видов леса допускают расхождения по плотности. Зависит это от следующих факторов:
- Влажность. Способность впитывать воду в различной степени способны все породы древесины. Некоторые виды волокна в сыром виде практически удваивают массу, относительно сухого материала. Соответственно и плотность такого дерева возрастает;
- Место произрастания. Имеет значение климатическая зона, особенности грунта, количество и качество естественного освещения;
- В пределах одного вида различают отдельные подвиды, изменяющие свои характеристики вследствие природных факторов. Различия не превышают нескольких процентов по плотности при одинаковой влажности.
Главной причиной увеличения плотности является влажность. По этой причине сырая древесина менее ценна и обходится дешевле. Естественная сушка — длительная процедура, не менее года в сухом теплом помещении. В промышленных масштабах столько времени тратить на эту операцию нерентабельно, поэтому повсеместно используют принудительную процедуру удаления излишней влаги. В сушильных камерах различных конструкций время сокращается в десятки раз. Базовым показателем влажности принято считать значение 12%. Такой материал относят к сухому лесу. Превышение указанного порога автоматически делает пиломатериал влажным.
Лиственница
Древесина лиственницы
Лиственница (Larix) (см. ссылку)– хвойное дерево из рода Larix семейства сосновые (Pinaceae). Отличается долговечностью, доживает до 900 лет и более и достигает высоты 45 м при диаметре ствола 80–180 см. В природе встречается на востоке и северо-востоке европейской части России, на Урале, в Западной и Восточной Сибири, на Алтае и в Саянах.
Это самая распространенная в России порода. Она составляет 2/5 от покрытой лесом площади. Порода ядровая со смоляными ходами. Имеет красивую текстуру. Годичные слои хорошо выделяются на всех разрезах. Заболонь узкая, белого цвета с легким буроватым оттенком. Ядро красновато-бурое, резко отличается от заболони. Сердцевинные лучи не видны, смоляные ходы мелкие, немногочисленные.
Древесина содержит эфирные масла (пинен), обладает довольно сильным приятным запахом и включает биофлавоноиды и фитонциды – микроскопические летучие вещества, которые испаряются в течение всего срока эксплуатации и положительно влияют на здоровье, предотвращая простудные и вирусные заболевания.
Древесина лиственницы – отличный строительный материал, поскольку обладает высокой плотностью и прочностью, в ней мало сучков, она относится к группе биостойких (не поддается гниению и поражению грибами). Лиственница прочная, упругая, твердая, долговечная, хорошо противостоит гнили и насекомым. Длительное воздействие воды приводит к повышению твердости лиственницы, потому и использовали ее для строительства мостов и причалов. На лиственничных сваях стоят все венецианские постройки.
Древесина лиственницы легко растрескивается в процессе сушки, раскалывается. Труднее других пород обрабатывается на станке (из-за высокой плотности и смолистости). Смолистые вещества несколько осложняют строгание, полировку и покрытие лаком, но в целом древесина успешно окрашивается и полируется после соответствующего порозаполнения.
Лучшие деревянные постройки возводятся из этой породы дерева. Она используется для изготовления столярных изделий, оконных рам и для напольных покрытий.
Это интересно
Паркет Останкинского дворца графов Шереметьевых, оконные рамы Зимнего дворца доказывают, что лиственница может служить долгие годы.
Объемный вес при стандартной влажности (12 %) – 650–800 кг/м3.
Сосна
Древесина сосны
Сосна (Pinus) (см.ссылку). Евроазиатская древесная хвойная порода, произрастает на территории от Шотландии до Восточной Сибири. Занимает около 1/6 площади всех лесов России. Живет 400–600 лет и в зрелом возрасте (120–150 лет) достигает высоты около 30 м. Наиболее распространена сосна обыкновенная (Pinus sylvestris).
Порода является самым популярным строительным материалом, поскольку имеет наиболее прямой, ровный ствол. Сосна хорошо пропитывается антисептиками.
Порода ядровая, со смоляными ходами, мягкая, умеренно легкая, механически прочная, непластичная. Она хорошо обрабатывается и отделывается.
Древесина сосны имеет слегка розоватое ядро, которое со временем становится буровато-красным, широкую заболонь от желтоватого до розового цвета, хорошо видимые годичные слои с четкой границей между ранней и поздней древесиной, довольно крупные и многочисленные смоляные ходы.
Древесина средней плотности, средней твердости, достаточно высокой прочности и стойкости к загниванию, хорошо обрабатывается, относительно хорошо склеивается. Широко используется в строительстве, машиностроении, мебельном и тарном производстве, на железнодорожном транспорте, для крепления горных выработок и др.
Применяется как сырье для химической переработки с целью получения целлюлозы, кормовых дрожжей; лесоматериалы из сосны в больших количествах экспортируются.
Объемный вес при стандартной влажности (12 %) – от 460 до 620 кг/м3.
Применение
Корабельные сосны до сих пор применяются при изготовлении плавучих судов. Произрастающие в суровых северных условиях подходят для производства особенно важных деталей, требующих прочности. Длинные доски получают из высоких деревьев, почти лишенных боковых ответвлений. Наиболее ровные и крепкие идут на изготовление мачт. Ранее также использовалась сосновая смола, пропитывающая детали кораблей.
Из сосновой древесины изготовляют мебель, обшивку домов, карандаши, улья, тес и гонт для крыш. Сырье долго не портится, устойчиво к гниению, характеризуется красивой окраской, долговечностью. Из коры корабельной сосны получают краску, дубильные вещества, пробковый слой применяется для производства теплоизоляционных плит. Орешки некоторых видов съедобны, пригодны для употребления в свежем виде и добавления в блюда.
Широкое применение находят живица и продукция ее переработки. При нагревании сосновой смолы водяным паром в результате образуются жидкий скипидар и твердая канифоль. Первый нужен для протравливания тканного полотна, производства пластмассы, камфары, красок и лаков. Скипидар применяется в народной медицине, дезинфицирует воздух. Пропитанная канифолью бумага становится прочной, удерживает чернила и типографскую краску. В мыло вещество добавляется в качестве пенообразователя. Используется для изготовления лаков, изоляторов, смазочных масел, сургуча.
Произрастающие в суровых северных условиях подходят для производства особенно важных деталей, требующих прочности.
Корабельные сосны – не отдельные виды хвойной породы, а деревья, характеризующиеся определенными качествами. В зависимости от условий выращивания меняется структура древесины. По окрасу ядра делятся на рудовые и мяндовые. Кроме судостроения культура находит применение в других областях промышленности, народной медицине, косметологии, кулинарии.
Ель обыкновенная
Древесина ели
Ель обыкновенная (Picea abies) (см. ссылку) – вечнозеленое хвойное дерево семейства сосновые (Pinaceae), высотой 20–50 м, с конусовидной кроной и шелушащейся буровато-серой корой. Живет до 300 лет. Ствол круглый, прямой.
Растет на влажных местах, на богатых суглинистых почвах, поднимаясь в горы на высоту до 1800 м над уровнем моря (образует чистые ельники). Широко распространена в Центральной, Северной и Северо-Восточной Европе выше 69° северной широты, к северу от Пиренеев до России и Скандинавии.
Другие виды: ель аянская (Picea ajanensis), ель корейская (Picea koraiensis), ель сибирская (Picea obovata).
Ель – безъядровая спелодревесная порода. Древесина белая с желтоватым оттенком, малосмолистая. Устойчива к трещинообразованию. Годичные слои хорошо заметны. По прочности, плотности и стойкости против гниения ель нисколько не уступает сосне. Однако обрабатывать ее, по сравнению с сосной, более затруднительно из-за большого количества в ней сучков и их повышенной твердости.
Ель очень восприимчива к поражению насекомыми.
Древесине ели характерна наибольшая величина акустической константы, которая характеризует излучение звука. Из коры ели получают дубильные вещества. Древесина мягкая, легко обрабатывается, полируется, а также покрывается лаками. Применяется в тех же областях, что и сосна, но особенно в целлюлозно-бумажной промышленности и при производстве музыкальных инструментов.
Объемный вес при стандартной влажности (12 %) – около 450 кг/м3.
Показатели упругих деформаций
Для определения модулей упругости при сжатии, растяжении или изгибе образцов измеряют деформации при нагрузках, не превышающих предела пропорциональности; затем на основании полученных данных (напряжения и деформации) вычисляют модуль упругости по соответствующим формулам. Ниже в качестве примера кратко описан наиболее простой метод определения модуля упругости при статическом изгибе. Образец, форма ножа и опор, пролет, способ приложении груза такие же, как и при определении прочности. Деформации (прогибы нейтральной линии) измеряются с точностью 0,005 мм при помощи прогибомера с индикатором, укрепляемым на самом образце. Каждый образец подвергается последовательно шестикратному нагружению до 20 и 60 кг на весь образец со снятием каждый раз отсчета по индикатору. Из последних трех отсчетов отдельно для верхнего и нижнего предела нагружения вычисляют средние арифметические величины, разница между которыми дает величину приращения деформации за принятый интервал нагрузки (40 кг). Величина модуля упругости вычисляется с точностью 1000 кг см 2 по формуле:
где Р — нагрузка, равная разности между верхним и нижним пределом нагружения (40 кг); l — расстояние между опорами (24 см); b и h — ширина и высота образцов, см; f — стрела прогиба, см, соответствующая нагрузке Р. Определенные таким способом модули упругости вследствие влияния поперечной силы оказываются заниженными в среднем на 19%. Если измерять деформацию в зоне чистого изгиба (между ножами), по соответствующей формуле можно определить модуль упругости, не искаженный влиянием поперечной силы.
Кедр
Древесина кедра
Кедр (Cedrus) – род хвойных вечнозеленых деревьев семейства сосновые. Достигает высоты 36 м или несколько более и диаметра 1,5 м. Растет в горах на высоте 1300–3600 м, образуя кедровые леса. Распространен в Атласских горах, в северо-западной Африке (кедр атласский), в Ливане, Сирии и Киликийском Тавре в Малой Азии (кедр ливанский), на острове Кипр (кедр короткохвойный) и в западных Гималаях (кедр гималайский). В Европе кедр часто выращивается в садах и парках.
У всех видов кедра древесина сходна по цвету. Светло-коричневое или желто-коричневое ядро, при атмосферных воздействиях приобретающее однородный коричневый цвет, отличается от узкой заболони беловатой окраски.
Древесина кедра смолистая (маслянистая), с острым кедровым запахом. Годичные слои четко выделяются за счет контраста между зонами ранней и поздней древесины. Текстура среднего размера. Волокна обычно прямые, хотя прямослойность чаще встречается у кедра гималайского. На продольных разрезах этого кедра видны неравномерные коричневые линии, образуемые частыми тангенциальными рядами травматических смоляных ходов. Устойчив к повреждениям грибами и насекомыми.
Древесина кедра мягкая, легко обрабатывается во всех направлениях. Кедр сохнет быстро и без больших проблем. Перед финишными работами необходимо удалить смолу.
На территории Урала и Сибири кедр использовался в качестве отделочного материала для жилищ. В Тобольске, Тюмени и Туринске сохранились здания, украшенные резными наличниками из его древесины. Кедр также применяли для изготовления столярных изделий.
Сегодня он используется только для эксклюзивных внутренних работ, при отделке яхт и декорирования интерьеров и для изготовления деревянных домов из бревна (чаще всего ручной рубки).
Объемный вес при стандартной влажности (12 %) – около 580 кг/м3.
Пихта белая и пихта кавказская
Древесина пихты
Пихта белая (Abies alba) (см. ссылку). Хвойное вечнозеленое растение семейства сосновые, высотой 30–50 м, с узкопирамидальной кроной. Ствол диаметром до 150 см, с бело-серой гладкой корой. Места произрастания – горы южной, средней и западной Европы, предпочитает очень плодородные почвы.
Пихта очень похожа на ель, но в отличие от нее у пихты нет смоляных накоплений. Цвет древесины изменяется от желтовато-белого до красновато-белого с серым оттенком. Стволы пихты часто страдают от атмосферных загрязнений, насекомых, животных, объедающих молодые побеги.
Древесина пихты легко обрабатывается, хорошо покрывается большинством лаков и красок. Дерево мягкое, среднеустойчиво к погодным воздействиям и неустойчиво к грибкам и вредителям.
Объемный вес в воздушно-сухом состоянии – около 450 кг/м3.
Пихта кавказская (Abies nordmanniana) по своим физико-механическим свойствам ни в чем не уступает ели в отличие от пихты сибирской, которая обладает меньшей плотностью и прочностью. Применяется для изготовления древесных конструкций, музыкальных инструментов, часто используется вместе с елью в производстве мебели.
Очень распространена в домостроении (особенно пихта кавказская). Раньше из пихты (наряду с елью) изготавливали гонт, которым покрывали крышу. Сейчас это в основном дверные и оконные блоки, полы, плинтусы, фризы и много других изделий.
Объемный вес при стандартной влажности (12 %) – около 450 кг/м3.
Что такое плотность материала
Определяется значение по классической формуле P = m/V, где m — масса, а V — объем. Плотность дерева принято указывать в кг/м3, либо в г/см3. Для кругляка применяется специальный коэффициент, с учетом неровности поверхности и правильности диаметра. На практике чаще приходится сталкиваться с уже обработанными пиломатериалами, у которых правильная геометрия профиля. Так плотность бруса несложно рассчитать, вспомним школьные уроки геометрии. Длина умножается на сумму сторон сечения. Взвесив заготовку, узнается ее вес. Более точное значение получится при замерах бруса в штабелях, упакованных пачках.
Можжевельник
Древесина можжевельника
Можжевельник (Juniperus) (см. ссылку). Большинство можжевельников – кустарники, но в южной Карелии встречаются и древовидные формы высотой до 12 м и диаметром 16 см. Единственный представитель семейства кипарисовые (Cupressaceae) в северных лесах. Встречается как в сухих сосновых борах на песчаной почве, так и в еловых лесах, избыточно увлажненных и даже заболоченных.
Растет медленно, морозоустойчив, светолюбив. Плохо переносит дым и копоть. Распространен в северной и средней части европейской территории России, в Западной Сибири, заходит в Восточную Сибирь.
Можжевельник – ядровая порода. Около коры расположена узкая светло-желтая полоса заболони, образующая волнистое кольцо неправильной формы. Внутри кольца красно-коричневая древесина ядра. Со временем заболонь становится темно-желтой с зеленоватым оттенком, а ядро приобретает красивые оливково-голубые оттенки. На торцевом срезе можжевельника четко различаются годичные слои. Текстура красивая, с красноватым оттенком, иногда полосатая или волнистая. Особенно эффектна в поперечном срезе.
Можжевельник, в отличие от других хвойных деревьев, не имеет смоляных ходов, поэтому он легко принимает различные красители и легко полируется. Крепкая, тяжелая и плотная древесина можжевельника хорошо обрабатывается различными режущими инструментами. Срезы получаются чистыми и глянцевитыми.
У древесины можжевельника незначительная усадка, при намокании она практически не разбухает. Ее можно с успехом применять для очень тонкой плоскорельефной и объемной резьбы, из нее мастерят небольшие декоративные изделия, трости, скульптуры, мелкие поделки и игрушки. Торцевые срезы применяются в инкрустации.
Объемный вес при стандартной влажности (12 %) – около 920 кг/м3.
Тисс
Древесина тисса
Тисс (Taxus) (см. ссылку) – очень древняя порода. Вечнозеленое хвойное дерево из семейства тиссовые (Taxaceae), высотой около 20 м (наибольшая известная высота – 27 м), толщина ствола – 1 м. Крона широкораскидистая, очень густая. Хвоя мягкая, плоская, темно-зеленая, расположена на веточках в два ряда.
Тисс ягодный и тисс остроконечный
Тисс ягодный (Taxus baccata) произрастает в горах Кавказа и Крыма. Его нередко называют европейским, поскольку он встречается почти во всей Западной Европе. Ареал тисса ягодного охватывает, кроме того, районы Западной Белоруссии (Беловежская пуща), Западной Украины (Буковина), Южного Крыма, Кавказа, а также Азорские острова, горы Алжира, Малой Азии и Сирии.
Второй вид – тисс остроконечный, или дальневосточный (Taxus cuspidata), распространен в Приморском крае и на Сахалине. Древесина твердая и тяжелая, почти не поддается гниению. Иногда на тиссе наблюдаются наплывы, густо покрытые очень короткими побегами с бледной хвоей.
Продолжительность жизни тисса ягодного до 1500 лет, а иногда и до 3–4 тыс. лет. Заболонь и сердцевина древесины тисса сильно отличаются друг от друга. Цвет сердцевины – от красно-коричневого до оранжево-коричневого.
Характерная примета древесины тисса – крошечные черные точки, в идеале сгруппированные на поверхности. Годичные слои извилистые и выглядят как широкие, темные кольца.
Тисс легко сушится и обрабатывается. Его древесина токсична, и поэтому ее обработка должна проводиться с особой осторожностью. Она имеет красивую текстуру и используется для изготовления мебели и как отделочный материал, очень прочна и идет на различные столярные поделки.
Объемный вес при стандартной влажности (12 %) – около 620 кг/м3.
______________________________________________________
Защита древесины
Древесина очень популярный стройматериал: она легка, экологична, обладает малой теплопроводностью и достаточно прочна. Последнее достоинство этого материала можно многократно усилить, если правильно его защитить.
