Дерево - древнейший спутник человечества, являющийся для него источником энергии и традиционным строительным материалом, не имеющим равноценной замены.
Древесина дерева состоит из целлюлозы, лигнина, золообразующих минеральных и органических веществ, изменчивость свойств и сочетания которых, а также различия в клеточной структуре, приводят к тому, что древесина разных пород дерева может быть тяжелой или легкой, жесткой или гибкой, твердей или мягкой. Таким образом, дереву присущи разнообразные характерные особенности, выдвигающие ее на передний край в ряду сырьевых материалов.
Одна из главных особенностей дерева - разнообразие пород, размеров, форм и свойств лесоматериалов. Это позволяет удовлетворить почти любые требования, предъявляемые к дереву. Дерево обладает высокой удельной прочностью, высокими показателями стойкости и эксплуатационных свойств, что важно при применении дерева в качестве строительного материала. Сухая древесина дерева имеет хорошие изоляционные свойства по отношению к теплу, звуку и электричеству. В соответствующих условиях применения дерево имеет тенденцию поглощать и рассеивать звуковые колебания, являясь незаменимым материалом для многих музыкальных инструментов.
Благодаря неповторимой текстуре и цвету, дерево - эстетически привлекательный материал, и его внешний вид можно улучшать с помощью различных видов отделки. Древесине дерева легко придать нужную форму механической обработкой, ее можно соединять клеями, гвоздями, шурупами, болтами и прочими креплениями. Поврежденные элементы дерева в конструкциях легко заменить, а сами конструкции перестроить. Кроме того, дерево стойко к окислению, действию кислот и водных растворов солей. Дерево оказывает хорошее сопротивление ударным нагрузкам, воспринимает пропитку антисептиками и антипиренами, что еще более повышает его ценность. Дерево отлично комбинируется почти с любыми материалами, как для функциональных целей, так и для получения эстетического эффекта.
Исторически сложилось так, что некоторые породы дерева используются для многих целей, в то время как другие породы дерева, менее доступные и не обладающие необходимыми качествами, применялись только в одной-двух областях. Вне конкуренции по широте применения - дуб. Благодаря вязкости, прочности и долговечности высоко ценился в различных областях: судо- и мостостроении, бондарном производстве, строительстве домов и изготовлении инструментов, шпал, и, конечно, пола, лестниц, мебели и панельной обшивки.
В настоящее время в мире используются сотни пород дерева, которые подразделяются на два обширных класса - лиственные (твердые породы дерева), и хвойные (мягкие породы дерева). Различить их просто - хвойные породы отличаются игловидными или чешуевидными листьями (хвоей), которые остаются на деревьях в течение всего года (исключение составляет лиственница), а лиственные породы, опять же за небольшими исключениями, сбрасывают свои листья осенью или зимой.
И те, и другие имеют свои характеристики и широкий круг применения. Пилопродукция хвойных деревьев используется в строительстве для опалубки, строительных лесов, каркасов, обшивки пола, потолков, профильных изделий для внешней и внутренней отделки, обшивки панелями, простой встроенной мебели, оконных переплетов и др.
Лиственные породы дерева востребованы в строительстве для пола, архитектурных, декоративных изделий, профильных изделий для внутренней и внешней отдели, обшивки панелями. Большая часть лиственных деревьев идет на мебель, полы и тару.
Особенности некоторых видов древесины
Дуб достаточно широко распространен внашей стране, иего древесина отличается высокой прочностью истойкостью против гниения. Она имеет очень красивую текстуру ицвет, хорошо гнется идостаточно легко обрабатывается. Для придания древесине дуба более высоких декоративных качеств, ее часто подвергают морению или травлению. Под морением понимают многолетнее выдерживание его вводе, от чего древесина приобретает шелковистую темно-фиолетовую окраску. Морение увеличивает твердость древесины, но при этом повышает ее хрупкость.
Дубовую кору иопилки применяют для пропитки других пород древесины, что меняет их естественную окраску. Для этого деревянные заготовки выдерживают вотваре из смеси дробленой коры истружки ствола дуба, насыщая их дубильными веществами. При выборе метода отделки дубового изделия нужно учитывать, что эта древесина плохо принимает спиртовые лаки иполитуру. Повышенная твердость древесины дуба затрудняет забивку внего гвоздей изавинчивание шурупов.
Бук по прочности итвердости мало уступает дубу, но он более подвержен гниению из-за высокой гигроскопичности. Поэтому изделия из бука нельзя держать всреде сповышенной влажностью. Такое явление называют дыханием древесины. Текстура древесины бука отличается красотой ивысокими декоративными качествами. Особенно втангенциальном ирадиальном разрезе. Процесс сушки происходит значительно быстрее, чем удругих пород, атрещин при этом получается значительно меньше. Бук легко колется, пилится иобрабатывается. Его древесина хорошо гнется под паром, но полируется сбольшим трудом.
Ясень текстурой своей древесины немного похож на дуб, но цвет ее буровато-желтого цвета. Заболонь его четко отличается от ядра. Древесина ясеня достаточно твердая ивязкая, поэтому обрабатывается струдом, но под паром достаточно легко гнется. При сушке трескается мало. Кнедостаткам ясеня можно отнести его подверженность гниению.
Сосна — дерево желтовато-красного или бледно-желтого цвета, обладающее высокой прочностью при небольшой объемной массе илегкое вобработке. По сравнению слиственными породами (например, березой ибуком), сосна представляет собой наиболее мягкий материал именьше подвержена изменениям, вызванным влиянием влажности. Со временем древесина темнеет исердцевина резко выделяется. При окраске сосны может быть видна неравномерность покрытия, так как участки сразличной смолистостью ипористостью имеют разную степень впитываемости краски.
Красное дерево — под таким названием на российском рынке продаются разнообразные иразносемейные породы тропических деревьев, имеющие общий цвет и, отчасти, строение древесины. Они легко обрабатываются, ихотя отличаются довольно мягкой древесиной, относятся квесьма популярным столярным материалам — даже не столько из-за красоты, сколько из-за значительного сопротивления атмосферным влияниям испособности практически не изменять форму иразмер.
В свежесрубленном состоянии древесина красного дерева имеет желтовато-красноватый цвет, но стечением времени под воздействием воздуха исвета темнеет, постепенно принимая коричнево-красный или малиново-красный цвет сотчетливо выделяющимися светлыми итемными прожилками.
Цена исорт красного дерева определяются не месторождением, акрасотой рисунка его волокон. Различают красное дерево гладкое, полосатое, узорчатое, огненное, крапленое, узловатое ит.д. Для обозначения всех так называемых пород древесины часто применяется термин «махагони», который не следует путать спонятием"меранти", обозначающим древесину группы пород, распространенных вюго-восточной Азии.
Окраску древесине придают красящие дубильные вещества, находящиеся вее клетчатке. Преобладают древесные породы степлыми оттенками (желтые, охристые, красные, красно-коричневые, коричневые), но встречаются зеленые, синие, фиолетовые ичерные породы древесины.
Желтый цвет имеет древесина ели, пихты, липы, березы, осины, граба идр. Все эти породы отличаются между собой широким спектром оттенков (от беловато-желтого до желто-красного).
Бурый цвет присущ древесине кедра, тополя, бука, лиственницы, ольхи, груши, сливы идр.
Коричневые оттенки имеют грецкий орех, черешня, яблоня.
Фиолетовый цвет является отличительной чертой сирени иядра бирючины.
Перед тем как быть использованным, дерево проходит длительный и сложный технологический процесс, состоящий из грамотной сушки, защитной и декоративной обработки поверхности, раскроя, сортировки по прочности, внешнему виду и качеству отделки, и даже переработки и измельчения древесины. В результате, строительное и мебельное производства получают для своих нужд материалы из цельного дерева - самые ценные, более дешевые клееные деревянные конструкции, или многочисленные виды древесностружечных и древесноволокнистых плит, которые затем грунтуются, красятся, лакируются, или покрываются шпоном и пластиком.
В настоящее время, современные деревообрабатывающие технологии в сочетании с уникальностью и неповторимостью природных свойств древесины позволяют создавать из дерева исключительно долговечные деревянные дома, мебель, инструменты и декоративные конструкции. Их совершенство достигается использованием в производстве изделий из дерева результатов технологического развития. Это позволяет поддерживать характеристики и гарантии на изделие из дерева такие же или даже выше, чем из любого другого материала.
Изменение свойств древесины под действием различных факторов.
Иногда древесину нагревают для того, чтобы достичь определенного снижения гигроскопичности и, соответственно, разбухания иусушки. Но такой вид обработки связан спотерей прочности. Повышение стабильности формы иразмеров деталей из древесины и, соответственно, снижение прочностных характеристик (особенно ударной вязкости) тем больше, чем выше температура идлительность нагрева.
Перед гнутьем или прессованием древесины применяют пропаривание или проваривание вводе. Вэтом случае повышается ее податливость, но снижается прочность. При пропаривании снижение прочности на изгиб удревесины хвойных пород на 10-20% больше, чем при обработке ее вгорячей воде.
Низкие температуры оказывают на прочность древесины обратное влияние: прочность замороженной древесины заметно повышается. Лед обеспечивает повышение устойчивости стенок клеток, что объясняет рост значений пределов прочности на изгиб, сжатие ираскалывание. Объяснимо иповышение хрупкости (снижение ударной вязкости) древесины, более заметное упород сменьшей плотностью. Увеличение влажности способствует более яркому проявлению этих тенденций.
Влияние излучений, жидкостей игазов.
Влияние ионизирующих излучений. Ионизирующие излучения снижают прочностные характеристики древесины. Объясняется это радиолизом (разложением) ее органических составляющих. Однако использование радиоизотопов впроцессе неразрушающего контроля деталей из древесины иих лучевая стерилизация (смертельная доза для грибов инасекомых составляет примерно 1Мрад) не ведет кснижению механических свойств материала, потому что доза облучения ниже той, которая вызывает заметные разрушения ввеществе древесины.
Влияние агрессивных жидкостей игазов. Под действием кислот ищелочей происходит изменение цвета иразрушение древесины. Смолистые вещества, содержащиеся вхвойной древесине, заметно ослабляют негативное воздействие агрессивных сред, поэтому от их воздействия меньше страдают изделия из лиственницы ибольше (в два-три раза) —лиственные породы, особенно мягкие. Древесина, пораженная синевой, подвержена разрушению вбольшей степени, чем здоровая. Само собой разумеется, что разрушение древесины под действием кислот ищелочей приводит кснижению ее прочности.
Влияние морской иречной воды. Испытания образцов, взятых из топляковых бревен (сосна, ель, береза, осина), показали, что после пребывания вречной воде втечение 10-30 лет прочность древесины практически не изменилась. При более длительном воздействии речной воды поверхностный слой (толщиной 10-15 мм) постепенно теряет прочность иначинает разрушаться. Вто же время за этим поверхностным слоем прочность остается впределах нормы, определенной для здоровой древесины.
Если древесина находится вводе несколько сотен лет, ее свойства сильно меняются. Количественные икачественные показатели этих изменений зависят от породы древесины. Наиболее известны результаты воздействия речной воды на древесину дуба. Мореный дуб меняет свою окраску до зеленовато-черного или угольно-черного, что происходит врезультате соединения дубильных веществ ссолями железа. Внасыщенном водой состоянии древесина мореного дуба сохраняет пластичность, но после высушивания становится более твердой ихрупкой по сравнению собычным состоянием. Усушка мореного дуба в1,5 раза больше, чем обычного, что объясняют сморщиванием (коллапсом) клеток суменьшенной толщиной стенок, поэтому ирастрескивается древесина мореного дуба при сушке больше обычного. Прочность мореного дуба при сжатии истатическом изгибе снижается в1,5 раза. На изменения влияет исостав речной воды.
Длительное воздействие морской воды приводит кзаметному повышению твердости лиственницы. При строительстве Венеции около 400 тыс. штук лиственничных свай было забито для укрепления оснований различных сооружений. Позже, в1827 году часть свай была обследована. Взаключении об их прочности сказано, что сваи из лиственничного леса, на которых основана подводная часть города, как будто окаменели. Дерево сделалось до того твердым, что итопор, ипила едва берет его.
Обследование сосновых свай, взятых из портовых сооружений вБаку иМахачкале, показало, что они на 40-70% снизили свои прочностные свойства за 30 лет эксплуатации.
Точно определить степень изменения свойств Тепляковой древесины после пребывания вводе нельзя, т. к. неизвестны ее
свойства до затопления. Для установления возможности использования топляковой древесины проводят ее испытания иопределяют степень отклонения полученных данных от справочных.