Свойства древесины Древесина обладает различными свойствами в зависимости от того, к какой породе относится дерево и в какой части ствола находится исследуемый участок. Для правильного выбора древесины важно четко знать, для каких целей она Вам требуется. Многие свойства древесины зависят от строения клеток: от их величины и количества, от толщины стенок, а также от влажности древесины. Основные физические характеристики древесины — удельная масса, плотность и масса. Под удельной массой понимают отношение массы древесины к ее объему в плотном теле, т. е. без пор. Так как стенки клеток древесины любых пород состоят из одних и тех же основных веществ, удельная масса древесины всех деревьев одинакова и составляет 1,56 г/см³. Но это — в теории. Намного важнее на практике знать плотность (т. е. отношение массы древесины к ее объему с учетом наличия пор и их заполнения различными веществами), которая дает представление о том, сколько весит данный объем древесины. Древесина с мелкими клетками тяжелее, чем с крупными, особенно если клетки имеют толстые стенки. Самое легкое дерево — бальсовое. Его плотность 0,15 г/см³. Самшит и бакаут — самые «тяжелые» деревья. Их плотность 1,1 г/см³. Кроме того, к легким породам деревьев относятся абах, тополь, ель и пихта, к тяжелым — белый и лесной бук, ясень, тик, орех, махагониевое (красное) дерево. Чем больше воды содержится в клетках, тем тяжелее древесина. Из этого следует, что деревья одной и той же породы могут отличаться по весу в зависимости от их влажности. Следовательно, сравнивать древесину разных пород по плотности можно только при одинаковых значениях влажности. От плотности зависят и многие другие свойства древесины, в особенности прочность и легкость обработки. Под прочностью понимают способность древесины выдерживать внешние нагрузки без разрушения. Различают прочность на растяжение, кручение, сжатие, изгиб, на скалывание вдоль и поперек волокон, а также на смятие. Для домашнего мастера важно знать, что напряжения в дереве могут возникать при зажатии детали в тисках или струбцине. Деталь не получит повреждений, если Вы не забудете проложить между ней и губками тисков гладкие дощечки. Изгибающие усилия должны учитываться при устройстве нагружаемых деревянных конструкций большой длины, площади, малого поперечного сечения, а также незакрепляемых конструкций типа полок и лаг под полы. Скалывающие усилия возникают при таких соединениях деревянных деталей, как соединения «в четверть» и шпоночные, но прежде всего в соединениях элементов стропил (раскосов, распорок и т. п.). Такие элементы ломаются в средней трети пролета, которую необходимо усиливать, если нагрузка на них превышает предельную (стойки, консоли, опоры, стропила). Легко скалываются детали из ели, сосны, лиственницы, дуба, ясеня, лесного бука, ольхи, поэтому эти породы лучше подходят для изготовления дранки, бочарной клепки, колесных спиц, лестничных ступеней, весел и т. п. предметов. Трудно скалываются клен, береза, вяз, тополь, липа, конский каштан и деревья семейства самшитовых. Сухое дерево с толстостенными клетками — твердое и труднообрабатываемое: например гвоздь или стамеска встречают меньшее сопротивление, если дерево состоит из клеток с тонкими стенками или если оно влажное. К важным свойствам относятся пластичность и упругость древесины. Дерево считается гибким, если оно способно восстановить свою первоначальную форму сразу после снятия изгибающей нагрузки. Очень упруги эвкалипт, ясень, хикори и липа. Дерево является пластичным, если после снятия нагрузки оно не принимает первоначальной формы, а сохраняет форму, полученную при изгибе. Очень хорошо сгибаются и принимают заданную форму лесной бук и береза, поэтому эти породы часто используют для изготовления гнутых деталей домашней мебели. Сырая древесина изгибается лучше, чем сухая. В водонасыщенном состоянии хорошо гнется древесина почти любых пород. Это свойство древесины широко используется в судостроении. Сухая древесина обладает низкой теплопроводимостью. Благодаря этому приятно ходить босиком по деревянному полу или прикасаться к деревянным предметам: температура тела не падает, а предметы на ощупь приятно теплые. Чем моложе дерево, пористее его строение, тем ниже теплопроводность, а звукоизоляционные и звукопоглощающие свойства древесины лучше. Влажность и водонасыщенность сухой древесины меньше, чем в живом дереве, так как в порах последнего всегда находится вода. После повала эта свободная вода испаряется, в то время как в стенах клеток еще остается связанная вода. В этом случае говорят, что древесина водонасыщена. Можно высушить древесину до удаления воды из ее тканей и получить сухую древесину. У живых деревьев масса сухой древесины составляет в зависимости от породы от 60 до 130% массы содержащейся в них воды. Высушенная древесина, т. е. древесина, не содержащая воды в свободном виде, имеет влажность, равную 0 %. Отношение массы воды в древесине к сухой массе древесины, выраженное в процентах, называется влажностью древесины.
Например для дуба влажность равна
(150 г—120 г)х ЮО% =25%. 120 г
Влажность различна не только для деревьев разных пород, но и для различных участков ствола одного дерева. Ранняя древесина, заболонь и верхний отруб содержат больше влаги, чем поздняя древесина, ядро и средний отруб. Водонасыщенность лежит в пределах, например, у лесного бука — от 32 до 35%, у ели и пихты — от 30 до 34%, у сосны и липы — от 26 до 28%, у ясеня, дуба и ореха — от 23 до 25%. Влажность древесины измеряется специальными приборами. Свежесрубленная древесина перед употреблением в дело должна быть высушена, однако достичь этого практически невозможно. Чаще всего при работах пользуются древесиной естественной влажности. В этом случае следует выбирать такую конструкцию, которая исключала бы негативные последствия, т. е. например предусматривать широкие поверхности конструкций без стыков вместо того, чтобы работать с рамами, соединять элементы шпонками и шипами или стыковать «в четверть». Можно точно рассчитать величину возможной усушки. Во-первых, следует определить влажность исходного материала, которая с большой точностью измеряется специальным электронным прибором. При этом в древесину вводят два электрода и измеряют ее электрическое сопротивление; чем она суше, тем больше электрическое сопротивление. С помощью этого прибора и было определено, что деревья разных пород имеют разную влажность древесины. В отдельных случаях для определения влажности бывает достаточно применения индикаторной бумаги, которая изменяет свой цвет в зависимости от содержания влаги в древесине. Таким образом влажность может быть определена с достаточной точностью. После определения влажности (например, для дуба это 16%) следует получить информацию о том, какова будет влажность готовой конструкции на стадии эксплуатации. Примем ее равной, например, 8%.
Из таблицы определяют максимальную величину усушки для дуба в тангенциальном направлении — 10%. После этого вычерчивают номограмму, как показано на рисунке. Для этого на вертикальной оси откладывают найденное значение величины усушки (10%), а на горизонтальной — влажность древесины дуба при водонасыщенности (около 25%) и соединяют полученные точки. Затем на вертикальной оси откладывают значения влажности исходного материала (16%) и готовой конструкции на стадии эксплуатации (8%), восстанавливают перпендикуляры до пересечения с наклонной линией, и в заключение от точек пересечения проводят горизонтальные линии до вертикальной оси. На ней получаем значения ожидаемой усушки — от 6,750 до 3,375 %. Если ширина сырой дубовой детали составляла 1000 мм, то она уменьшится в процессе усушки до 996,625 мм, т. е. более чем на 3 мм на 1 м. Если для рамных конструкций это недопустимо, то дубовые заготовки следует предварительно высушить до влажности 8% или же делать детали с припуском в 3,375%. Усушка и разбухание древесины. Если вся свободная вода испарилась, а влажность древесины остается выше влажности окружающего воздуха, то следует выпарить связанную воду, оставшуюся в стенках клеток. При этом древесина усохнет. Если же влажность воздуха выше влажности древесины, то она будет впитывать влагу из атмосферы (т. е. дерево проявит свойство гигроскопичности) и при этом растянется и разбухнет. Так как влажность воздуха, окружающего деревянные конструкции, как снаружи, так и внутри помещения постоянно меняется, то древесина соответственно усыхает или набухает. Чем больше диаметр ствола срубленного дерева (и следовательно, толще стенки его клеток), тем тяжелее и тверже древесина, тем значительнее усилия, возникающие при набухании. Они настолько велики, что раньше при добыче камня в шпуры вместо динамита закладывали высушенные буковые чурки, которые потом смачивали, раскалывая таким способом огромные глыбы. Швы между высушенными досками днища корабля надежно закрывались после их намокания и не протекали. Растрескивание древесины при усушке имеет неприятные последствия, которых можно в известной степени избежать, если заранее об этом позаботиться. Появлению усадочных трещин на круглом лесе и брусьях, выпиленных из целого ствола, воспрепятствовать невозможно. Исключить усадку можно лишь тогда, когда ствол распиливают, а затем склеивают из частей с учетом неравномерности усушки древесины в разных направлениях, так чтобы не появлялись трещины. Таблица (см. выше) содержит значения степени усушки от водонасыщенного до, абсолютно сухого состояний для наиболее распространенных пород товарного леса. Одних этих данных недостаточно для практики. Не следует думать, что, например, дубовая доска шириной 1000 мм через некоторое время уменьшится до 900 мм, так как дуб усыхает в тангенциальном направлении на 10% —дерево на практике, как правило, никогда не бывает в водонасыщенном состоянии и идет в дело со значительно меньшей влажностью. Лучше всего работать с древесиной той влажности, которую она будет иметь в готовой конструкции. Для условий Средней Европы ориентировочно подходят следующие значения влажности: в конструкциях, эксплуатируемых на открытом воздухе, — от 12 до 16%, в помещениях с печным отоплением — от 8 до 10%. Следует учесть, что при выпаривании связанной воды древесина вытягивается. Это особенно отчетливо заметно на примере досок, которые были напилены в водонасыщенном состоянии, а затем высохли. Если доска была выпилена из ствола с косослоем или из совершенно прямого, при высушивании она будет коробиться, когда древесина начнет удлиняться. Из косослойных стволов доски лучше вообще не делать. Коробление досок при сушке происходит из-за растягивания или сжатия изогнутых годичных колец. Различают сердцевинные и боковые доски. В некоторых источниках сердцевинные доски называют ядровыми, а обе центральные доски — срединными. У сердцевинных досок сердцевина древесины совпадает с осью симметрии досок, а годовые кольца имеют вид параллельных продольных линий. Если пропил проходит через сердцевину, образуются две центральные доски. Все прочие доски относят к боковым. Самую крайнюю боковую доску называют также горбылем, или обаполом. Поверхность (пласть) доски, обращенную к сердцевине, считают правой, другую — левой. Боковые доски прогнуты, а именно левая пласть плоская, правая — выпуклая. Этот прогиб тем больше, чем дальше от ядра выпилена доска. Центральные доски имеют излом по середине, но обе их полуплоскости прямые. В поперечном сечении они тоньше. Сердцевинные доски по оси более толстые, чем по краям, но плоские по всей длине. Они могут растрескиваться с обеих сторон вдоль оси. Окраска и текстура. Многие находят природную текстуру и окраску определенных пород дерева столь привлекательной, что определяют ценность изделий из древесины в зависимости от сохранности их естественного внешнего вида и отсутствия искусственной окраски. Часто естественную окраску возобновляют очисткой. Так как мебель, облицовочные плиты стен и потолков из редких сортов древесины для большинства не по карману, как правило, применяется фанеровка, т. е. тонкие листы древесного шпона, которые наклеивают на конструкции из дешевой и доступной древесины. Читайте так же - Строение древесины Заготовка и сушка древесины Древесные породы Материалы на основе древесины
Главная 
Большинство рисунков и чертежей, на сайте, при клике на них мышкой - откроются в новом окне, в полный размер!
Для этого на вертикальной оси откладывают найденное значение величины усушки (10%), а на горизонтальной — влажность древесины дуба при водонасыщенности (около 25%) и соединяют полученные точки. Затем на вертикальной оси откладывают значения влажности исходного материала (16%) и готовой конструкции на стадии эксплуатации (8%), восстанавливают перпендикуляры до пересечения с наклонной линией, и в заключение от точек пересечения проводят горизонтальные линии до вертикальной оси. На ней получаем значения ожидаемой усушки — от 6,750 до 3,375 %. Если ширина сырой дубовой детали составляла 1000 мм, то она уменьшится в процессе усушки до 996,625 мм, т. е. более чем на 3 мм на 1 м. Если для рамных конструкций это недопустимо, то дубовые заготовки следует предварительно высушить до влажности 8% или же делать детали с припуском в 3,375%.
