Основные свойства древесины. Часть 2
Прочность древесины, или ее способность сопротивляться внешним механическим воздействиям, довольно высока: по прочности при растяжении вдоль волокон ее можно сравнить со сталью.
Прочность древесины определяют на лабораторных образцах без пороков. Прочность при сжатии определяют вдоль и поперек волокон. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон в 4 -6 раз больше, чем прочность поперек волокон. Например, предел прочности при сжатии образцов воздушно-сухой сосны вдоль волокон - около 100 МПа, а поперек - только 20 - 25 МПа.
Прочность древесины при растяжении вдоль волокон в среднем в 2,5 раза превосходит соответствующий предел прочности при сжатии. Кроме того, могут определяться условный предел прочности при местном смятии и предел прочности при перерезании поперек волокон.
Однако высокая прочность древесины сильно снижается из-за наличия сучков, трещин и других пороков.
Прочность при статическом изгибе древесины очень высокая: она примерно в 1,8 раза превышает прочность при сжатии вдоль волокон и составляет около 70 % прочности при растяжении.
Прочность древесины при скалывании имеет большое значение при устройстве врубок, клеевых швов в деревянных конструкциях. Предел прочности при скалывании вдоль волокон для основных древесных пород составляет 6,0-13 МПа, а при скалывании поперек волокон - в 3-4 раза выше. Статическая твердость численно равна нагрузке, которая необходима для вдавливания в образец древесины металлического шарика радиусом 5,64 мм (на приборе склерометр). Твердость древесины по торцу на 15 - 50 % выше, чем в радиальном и тангенциальном направлениях. Твердые породы труднее обрабатываются, но зато они обладают повышенной износостойкостью и лучше удерживают шурупы.
Теплопроводность древесины всех пород невелика. Она зависит от пористости породы, влажности и направления теплового потока. Например, теплопроводность сосны поперек волокон - 0,17 Вт/(м * К), вдоль волокон - в 2 раза выше, дуба - соответственно 0,22 и 0,39 Вт/(м * К). Теплозащитные свойства древесины широко используются в строительстве.
Электропроводность древесины зависит от ее влажности. Древесина, используемая для электрической проводки (розетки, доски и т.п.), должна быть сухой. Электрическое сопротивление сухой древесины в среднем составляет 75 o 107 Ом o см, а сырой древесины - в десятки раз меньше.
Звукопроводность древесины зависит от направления звуковых волн. Так вдоль волокон она выше в 10-16 раз звукопроводности, а поперек волокон - только в 4 раза.
Морозостойкость древесины почти всех пород деревьев хорошая. На степень морозостойкости влияют несколько факторов, в основном порода древесины, ее истинная плотность, плотность, водопоглощение.
Особенностью древесины является ползучесть, проявляющаяся во влажных условиях. Следствием ползучести - постепенное увеличение деформаций (прогибов балок, провисание тесовых крыш и т.д.) при длительном действии нагрузки.
В отличие от других строительных материалов сорта лесоматериалов устанавливают не по прочности образцов, а на основании тщательного осмотра материала и оценки имеющихся в нем пороков.
Сучки - части ветвей, заключенные в древесине. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон и затрудняют механическую обработку. По состоянию древесины различают сучки здоровые, загнившие, гнилые и табачные. По степени срастания сучки могут быть сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся и выпадающие несросшиеся.
Различают три разновидности сучков: здоровые, роговые и выпадающие. Кроме того, сучки классифицируют по положению в сортаменте, форме разреза и степени зарастания.
Трещины представляют собой разрывы древесины вдоль волокон. Они нарушают целостность лесоматериалов, снижают их механическую прочность и долговечность.
Метиковые трещины - это радиально направленные трещины в ядре или заболони, отходящие от сердцевины. Они возникают в растущем дереве и увеличиваются в срубленном дереве при его высыхании. Простые метиковые трещины состоят из одной или двух трещин, расположенных на обоих торцах бревна в одной плоскости. Сложные метиковые трещины состоят из одной или нескольких трещин, расположенных на торцах бревна в разных плоскостях.
Морозные трещины, образующиеся в растущем дереве, направлены радиально, проходят из заболони в ядро и имеют значительную протяженность по длине ствола дерева.
Трещины усушки, возникающие в срубленном дереве по мере его высыхания, тоже направлены по радиусу торцевого среза. Они отличаются от метиковых и морозных трещин меньшей глубиной и протяженностью (не более 1 м).
Отлупные трещины проходят между годичными слоями, возникая в растущем дереве, увеличиваются в срубленном дереве при его высушивании.
В зависимости от глубины различают трещины: неглубокие (глубиной не более 1/10 толщины изделия); глубокие (более 1/10 толщины), но не имеющие второго выхода на боковую поверхность изделия; сквозные (имеющие два выхода на поверхность); сомкнутые трещины имеют ширину не более 0,2 мм, а разошедшиеся трещины - более 0,2 мм. По расположению в изделии трещины могут быть боковыми, пластовыми, кромочными, торцевыми.
Древесина также может иметь пороки формы ствола.
Сбежистость - это уменьшение диаметра круглых лесоматериалов от толстого к тонкому концу, превышающее нормальный сбег, равный 1 см на 1 м длины бревна. Этот же порок наблюдается у необрезных пиломатериалов в виде ненормального уменьшения ширины досок по длине, превышающего допустимый предел. Сбежистость увеличивает отходы при распиловке и лущении бревен, обуславливает появление радиального наклона волокон в пиломатериалах и шпоне, а следовательно, и снижение прочности этих материалов.
Закомелистость проявляется в виде резкого увеличения комлевой (нижней) части ствола дерева. Различают округлую и ребристую закомелистость со звездчато-лопастной формой поперечного сечения бревна.
Нарост - резкое местное утолщение ствола, имеющее различную форму и размеры.
Кривизна - искривление продольной оси бревен, обусловленное кривизной ствола дерева. Бывает простая и сложная кривизна, характеризующаяся несколькими изгибами.
Целую группу составляют пороки строения древесины.
Наклон волокон - непараллельность волокон древесины продольной оси изделий (бревен, досок, брусьев и т.п.). Наклон увеличивает прочность древесины при раскалывании и затрудняет ее механическую обработку и снижает прочность пиломатериалов при растяжении и изгибе вследствие перерезания волокон древесины.
Крень - ненормальное утолщение поздней древесины в годовых слоях; свойственно наклонно стоящим и искривленным деревьям.
Свилеватость - волокнистое или беспорядочное расположение волокон древесины, чаще встречающееся у лиственных пород, преимущественно в комлевой части ствола.
Сердцевина - узкая центральная часть ствола, состоящая из рыхлой древесной ткани; двойная сердцевина в виде двух сердцевин со своими системами годовых слоев увеличивает отходы при обработке древесины, усиливает ее растрескивание.
Завиток - местное резкое искривление годовых слоев под влиянием сучков.
Пасынок - отмершая вторая вершина или толстый сук, пронизывающие ствол под острым углом к его продольной оси. Ухудшает однородность и механические свойства древесины.
Водослой - это участки ядра или заболони с ненормальной темной окраской, возникающие в растущем дереве вследствие повышенной влажности этих участков. Этот порок нередко является причиной растрескивания и гниения древесины, снижения ударной вязкости при изгибе.
Прорость в виде обросшего древесиной участка поверхности ствола с омертвевшими тканями и отходящая от него радиальная трещина возникают в растущем дереве при зарастании повреждений.
Рак - рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева вследствие жизнедеятельности грибков и бактерий.
Сухобокость возникает в местах повреждений (заруба, ожога, ушиба и т.п.), представляет собой омертвевший участок ствола.
Засмолок - участок древесины, обильно пропитанный смолой; присущ только хвойным породам. Он снижает ударную вязкость и водопроницаемость, затрудняет отделку - лакировку, окраску. Смоляной кармашек в виде полости, заполненной смолой, встречается у хвойных пород, чаще всего у ели. Препятствует лицевой отделке и склейке древесины.