مواد ومنتجات من الخشب. هيكل الخشب. التركيب الكيميائي للخشب

إلخ) مع قذائف خشبية (مشربة) وهي الرئيسية. جزء من جذع وجذور وفروع النباتات. بين لحاء الشجرة والخشب نفسه توجد طبقة حية (كامبيوم) ، من ناحية ، يتكون اللحاء من ناحية ، ومن ناحية أخرى ، طبقة جديدة من الخشب.

علم. يعتمد تكوين الخشب على عمر الأشجار ، وعلى جزء الشجرة ، وكذلك على نوع الغابة التي نمت فيها الأشجار ، وما إلى ذلك. تكوين الخشب الجاف تمامًا (بالنسبة المئوية): 49-50 C، 43-44 O، تقريبًا. 6 ساعات ، 0.1-0.3 نيوتن ، 0.1-1.0 المعدنية. المكونات الرئيسية للخشب هي ، وتتكون من البنتوزان (الجدول 1). يحتوي الخشب ، كقاعدة عامة ، على كميات صغيرة نسبيًا من العفص ، والمواد الاستخراجية الأخرى (في الخشب 0.7-3.3٪ راتنجات و3-11٪ عفص) ، تلوين وشركات تحتوي على النيتروجين ، عامل منجم. في الداخل (قابل للذوبان في الماء ، في K و Na الرئيسيين ، -10-25 ٪ ، غير قابل للذوبان في الماء - ، و Ca ، Mg و Fe - 75-90 ٪) ، إلخ. يوجد العديد منها بكميات صغيرة. كيمياء. العناصر ، على سبيل المثال. آل ، ب ، مينيسوتا ، أس. طبيعي الخشب مادة استرطابية ذات هيكل شعري مسامي ، قادر على الاحتفاظ بالرطوبة في المسام الكبيرة (في التجويف - الرطوبة الخالية) والمسام الدقيقة (بين ألياف جدار الخلية - المرتبط بالرطوبة ، أو المرطب). عادةً ما يحتوي الخشب المقطوع حديثًا على نسبة رطوبة تتراوح بين 60 و 100٪ بوزن الخشب الجاف. التوازن لفك. الخشب هو نفسه تقريبًا وعند 20 درجة مئوية تقريبًا. 30٪ من وزن الخشب الجاف. عند إزالة الرطوبة المقيدة ، يتقلص حجم الخشب. تصغير الحجم عند إزالة المادة المسترطبة بالكامل. الرطوبة للأوطان الخشبية. بالتساوي في الاتجاهين العرضي والقطري على التوالي. 6-10 و 3-5٪ ، على طول الألياف - 0.1-0.3٪. تعتمد كثافة الخشب بشكل كبير على مكان أخذ العينات من الأشجار وظروف النمو. لذا ، فإن كثافة خشب الأشجار ذات المناخ المعتدل هي 0.3-0.9 جم / سم 3 ، الاستوائية. الأشجار - 0.05-1.4 جم / سم 3 ، تفكيك الخشب in-va. - نعم. 1.55 جم / سم 3. الخشب له قريب منخفض. استطالة وشد شديد ، خاصة على طول الألياف. يعتمد هذا إلى حد كبير على الخشب ، وبالنسبة للعينات ، على سبيل المثال ، المقطوعة حديثًا بمحتوى رطوبة في خشب العصاري بنسبة 100-120٪ ، وفي خشب القلب بنسبة 31-34٪ يكون 50-110 ميجا باسكال ، ولعينات من نفس الخشب مع بمتوسط ​​تقريبي. 10٪ - 70-150 ميجا باسكال. في حالة توتر الخشب المتأخر ، عادة ما تكون الصنوبريات أكثر بثلاث مرات من الخشب القديم. هذا المؤشر أكبر من 2-3 مرات في الضغط على طول الألياف وحوالي 12 مرة أعلى من القص على طول الألياف. تزداد مقاومة التآكل مع زيادة الخشب وكثافته ، وتقل مع زيادة. تآكل الوجه النهائي أكبر بنسبة 60٪ تقريبًا من التآكل الجانبي. العود. تقريبًا نفس الشيء بالنسبة لجميع الأخشاب - للخشب الجاف 1.7-1.9 كيلو جول / (كجم. ك) عند 0-100 درجة مئوية. يعد الخشب موصلاً رديئًا للحرارة والكهرباء ، ولكنه موصل جيد للصوت. خشب البتولا الجاف وعلى طول الألياف يساوي على التوالي. 0.128 و 0.349 واط / (م. ك) ، أود. كهربائي مقاومة البتولا على طول الألياف بنسبة 8٪ - 4.2. 10-8 أوم. م سرعة انتشار الصوت على طول الألياف تتراوح من 3050 إلى 5260 م / ث (حوالي 10 مرات أعلى من in ، و 2-3 مرات أعلى من in) ، على سبيل المثال ، for و resp. 4175 و 5030 م / ث. سرعة انتشار الصوت عبر الألياف أقل بثلاث مرات. العود. الخشب الجاف من جميع 19.6-21.4 ميجا جول / كجم. تبلغ حصة الاتحاد السوفياتي في إجمالي مخزون الأخشاب 24٪ ، وفي نموه العالمي 28٪ (الجدول 2). يستخدم الخشب على نطاق واسع كمبنى. المواد الإنشائية وكذلك مواد الزينة. يتم استخدام جزء كبير من الخشب (في بعض البلدان تصل إلى 30 ٪)

في بناء الهياكليستخدم الخشب في الغالب الصنوبريات(الصنوبر ، التنوب ، الأرز ، التنوب ، الصنوبر السيبيري) ، والتي تبلغ احتياطياتها 77٪. يتميز الخشب الصنوبر بالحبوب المستقيمة ومحتوى الراتنج وخصائص فيزيائية أكثر ثباتًا. إلى حد كبير ، يتم استخدام الصنوبر في بلدنا (20 ٪) ، وعلى سبيل المثال ، في فنلندا - شجرة التنوب ، لكن استخدام الصنوبر السيبيري ، وهو الشجرة الأكثر شيوعًا في روسيا (40 ٪) ، له آفاق أكبر . خشب الصنوبر السيبيري قوي جدًا وكثيف ، ومقاوم للتعفن ، ولكن يصعب معالجته وعرضه للانقسام.

تستخدم الأخشاب الصلبة في هياكل المباني إلى حد محدود ، ولكن في ظروف عجز الغابات ، يمكن أن يكون استخدامها مبررًا اقتصاديًا. البتولا ، التي تشكل احتياطياتها 13٪ ، هي المادة الخام الرئيسية لإنتاج الخشب الرقائقي في بلدنا.

نظرًا للتوزيع غير المتكافئ للغابات وموقع شركات قطع الأشجار والتجهيز ، وتكاليف النقل المرتفعة ، فإن تكلفة الأخشاب تتقلب على نطاق واسع.

حصة روسيا في تجارة منتجات الأخشاب 8٪.

الأسعار المقارنة لبعض مواد البناء

هناك بنية كلية وميكروية للخشب.

البناء الكبير.ضع في اعتبارك مقطعًا عرضيًا لجذع الشجرة. يُطلق على الجزء المركزي من الشجرة ، الذي يعمل على تمرير العناصر الغذائية ، اسم الأنبوب الأساسي أو ببساطة اللب. هذا هو الجزء الأقل ديمومة والأكثر عرضة للتعفن من الشجرة. حول القلب توجد منطقة أغمق وأكثر كثافة وذات قطران تسمى اللب (الصنوبر ، الأرز ، الصنوبر). في الأنواع غير الأساسية (شجرة التنوب ، الحور الرجراج) - هذا خشب ناضج. أقرب إلى اللحاء هو خشب العصارة - الجزء الأقل متانة والأقل كثافة من الشجرة.

الهيكل الكلي للخشب الصنوبري في القطر: 1 - لب ؛ 2 - الأشعة الأساسية 3 - جوهر 4 - طبقة الفلين. 5 - طبقة اللحاء. 6 - العصارة 7 - الكامبيوم 8 طبقات سنوية

هناك ثلاثة اتجاهات رئيسية تختلف فيها خصائص الخشب: عرضي ، عرضي ، وشعاعي. يسمى هذا التباين (ثلاثة مستويات متعامدة رئيسية) orthotropy أو تباين متعامد. ومع ذلك ، عند إجراء الحسابات التقنية للهياكل الخشبية المسطحة ، لا تؤخذ الاختلافات بين الاتجاهات العرضية والقطرية في الاعتبار ، ويتم تمييز اتجاهين فقط في الخشب: على طول الألياف وعبرها. في هذه الحالة ، يشار إلى الخشب على أنه مواد متناحرة أو مستعرضة (مستعرضة).

هيكل متعامد للخشب (ثلاث طائرات متعامدة): 1 - عرضي (نهاية) ؛ 2 - شعاعي: 3 - قطع عرضي

في المقطع العرضي ، تظهر حلقات النمو متحدة المركز بوضوح - الزيادة في الخشب سنويًا. تتكون الحلقة السنوية من طبقتين: الخشب المبكر (الربيع) والأخير (الصيف). الطبقة العريضة والخفيفة عبارة عن خشب مبكر (نمو ربيعي للخلايا) تتميز بأحجام كبيرة وبنية خلوية فضفاضة وليست قوية جدًا. تتميز طبقة الخشب المتأخر بلون داكن وبنية خلية أكثر كثافة ومتانة. يجب أن يكون محتوى الخشب المتأخر في أخشاب الهياكل الحاملة 20٪ على الأقل.

نباح- الغطاء الواقي للجذع شجرة، وتتكون من طبقات الفلين الخارجي وطبقات اللوبوك الداخلية. إنه نوع من الجلد شجرةوحمايته من تأثيرات البيئة الخارجية والمشاركة في تنظيم التنفس.

لوب- الطبقة الداخلية من القشرة (اللحاء) المجاورة مباشرة للكامبيوم ، وتتكون أساسًا من الخلايا الحية ، وتؤدي الوظيفة الموصلة للجزء العلوي من التاج شجرةلنظام الجذر.

الكامبيوم- طبقة وحيدة الخلية من الخلايا الحية ، تنقسم بالتناوب نحو العصارة ونحو اللحاء ، مما يوفر النمو شجرةفي السماكة.

على المقطع العرضي للخشب ، يمكن للمرء أن يميز طبقات النمو متحدة المركز ، ودعا حلقات النموالتي تكون أخف تجاه السطح شجرةوأغمق بالقرب من المركز. يسمى الجزء الخفيف من الخشب sapwood ، ويسمى الجزء المظلم اللب.

خاتم سنوي- طبقة من الخشب تكونت في سنة واحدة. في القسم الجذري ، تحتوي الطبقات السنوية على شكل خطوط طولية ومستقيمة ، على المقطع العرضي - خطوط متعرجة مخروطية الشكل. من خلال حساب الحلقات السنوية ، يمكنك معرفة عدد السنوات التي مرت خشب.

سابوود- مثل ، الجزء الأصغر من الجذع ، أقل مقاومة للتآكل من اللب ، ولكنه أكثر مرونة. يختلف عرض خشب العصارة باختلاف الأنواع وظروف النمو وعوامل أخرى. في بعض السلالات ، يتكون اللب في السنة الثالثة (الطقسوس ، أكاسيا بيضاء) ، للآخرين - للسنة 30 ... 35 (الصنوبر). لذلك ، فإن خشب العصارة من الطقسوس يكون ضيقًا ، بينما خشب الصنوبر عريض.

النواةيتشكل بسبب موت الخلايا الحية من الخشب ، وانسداد المجاري المائية ، وترسب العفص ، والأصباغ ، والراتنجات ، والأملاح ، وبالتالي ، فإن اللب عادة ما يكون أغمق بكثير من خشب العصارة. نتيجة لذلك ، يتغير لون الخشب وكتلته وأدائه. الخواص الميكانيكية.. تم طلاء لب العديد من الأنواع بلون أغمق ، وهو الجزء الأكثر قيمة والأكثر متانة من الخشب.

أشعة على شكل قلب. في المقطع العرضي لبعض الصخور ، تظهر الخطوط المضيئة ، اللامعة في كثير من الأحيان ، والموجهة من القلب إلى اللحاء بوضوح للعين المجردة - أشعة على شكل قلب. توجد أشعة على شكل قلب في جميع السلالات ، ولكن القليل منها فقط مرئي. تظهر أشعة اللب بشكل جيد في البلوط والزان وشجرة الطائرة. تعمل أشعة اللب على المرور في الاتجاه العرضي على طول جذع الماء والهواء والمواد العضوية المنتجة شجرة.

يقع اللب داخل الطبقة السنوية الأولى ، في منتصف الجذع. يقع اللب في وسط الجذع ويمتد بطوله بالكامل. إنه نسيج رخو يمكن تدميره بسهولة بواسطة الكائنات الحية ، ويتكون أساسًا من خلايا حية ، تتشكل بسبب انقسام الخلايا في الأنسجة التعليمية القمية أثناء النمو. شجرةفي الارتفاع. جوهر لا يستخدم في بناء منازل خشبية.

تشير التقديرات إلى أن حلقات كاليفورنيا المتسلسلة تعيش لمدة تصل إلى 5000 عام ، لكن عدد الحلقات السنوية التي يتم احتسابها بالفعل لا يتجاوز 3200.

تتميز الأنواع الصنوبرية بوجود ممرات راتنجية تتراكم فيها المواد الاستخراجية والتانيك والأثيرية ، مما يعطي الخشب الصنوبري رائحة فريدة.

عادة ما يتم طلاء خشب أنواع الغابات بلون فاتح. في الوقت نفسه ، في بعض الأنواع ، يتم طلاء كتلة الخشب بأكملها بلون واحد (ألدر ، خشب البتولا ، شعاع البوق) ، بينما في البعض الآخر يكون للجزء المركزي لون أغمق (بلوط ، صنوبر ، صنوبر). الجزء المظلم من الجذع هو اللب ، والجزء المحيطي الفاتح هو خشب العصارة. في بعض السلالات غير الأساسية ، لوحظ تغميق الجزء المركزي من الجذع. في هذه الحالة ، تسمى المنطقة المركزية المظلمة بالنواة الزائفة.

اعتمادًا على المحتوى الرطوبي النسبي ونسبة حجم خشب النسغ واللب ، تنقسم أنواع الأشجار إلى خشب القلب وخشب العصارة.

في خشب القلب ، يحتوي خشب العصارة على نسبة رطوبة كبيرة وأخف من خشب القلب. تحتوي أنواع خشب القلب على خشب متجانس اللون. محتوى الرطوبة في خشب القلب الصلب أقل من محتوى خشب العصارة. تتميز صخور Sapwood بالبنية الأكثر تجانسًا ، حيث لا يمكن تمييز خشب القلب وخشب العصارة من الناحية العملية سواء في اللون أو في محتوى الرطوبة.

يُطلق على النمط الذي تتشكل فيه الطبقات والأوعية والأشعة الأساسية على سطح الأجزاء الخشبية نسيج الخشب. هذه السلالات شجرةمثل الجوز والبلوط والرماد وكاريليان البتولا والأحمر خشبوآخرون ، لديهم نسيج جميل جدًا ، يحاولون أثناء التشطيب الحفاظ عليه وجعله أكثر وضوحًا.

البنية الدقيقة للخشب.يتكون أساس الخشب الصنوبري من خلايا مجوفة ميتة - القصائد الهوائية ، ممدودة بقوة على طول جذع الشجرة. جدران الخلايا متعددة الطبقات. وهي تتكون من جزيئات السليلوز الكبيرة الموجهة (الألياف الدقيقة) في وسط راتنجي (اللجنين). تمنح الألياف الدقيقة الخشب قوة شد هيكلية عالية على طول الألياف ، بينما يضمن اللجنين تماسكها وقوة الانضغاط.

البنية الدقيقة للخلية الخشبية

بفضل الهيكل الفريد لجدار الخلية ، يدين الخشب بخصائص مثل القوة والمرونة.

يتكون الخشب بشكل أساسي من مركبات عضوية معقدة. يمكن تمثيل المواد العضوية بأربع مجموعات رئيسية:

السليلوز


داء هيميسيلولوز


اللجنين

الاستخراجية

تشتمل تركيبة الخشب على حوالي 45-60٪ سليلوز ، 15-35٪ لجنين و 15-25٪ هيميسليلوز.

تعتمد كمية المواد المستخرجة إلى حد كبير على الأنواع وليست هي نفسها في خشب العصارة وخشب القلب.

عادةً ما يكون المحتوى المعدني (محتوى الرماد) للخشب أقل بكثير من 1٪. تتمثل المعادن بشكل رئيسي في أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم. يحتوي جدار الخلية على بنية شبكية من جزيئات السليلوز طويلة السلسلة المترابطة المملوءة بالهيدروكربونات الأخرى (الهيميسليلوز) ، بالإضافة إلى اللجنين ومستخلصات مختلفة.

إذا قارنا الخشب بالخرسانة المسلحة ، فإن وظيفة التعزيز في الخشب يتم تنفيذها بواسطة السليلوز والهيميسليلوز ، والموثق هو اللجنين.

التركيب الكيميائي الأولي للخشب من جميع الأنواع هو نفسه تقريبًا. يحتوي الجزء العضوي من الخشب الجاف تمامًا في المتوسط ​​على 49-50٪ كربون ، 43-44٪ أكسجين ، حوالي 6٪ هيدروجين و 0.1-0.3٪ نيتروجين. عند حرق الخشب ، يبقى جزءه غير العضوي - الرماد (0.1 - 1.0٪). تشتمل تركيبة الرماد على الكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم بكميات أقل من الفوسفور والكبريت وعناصر أخرى. تشكل مواد معدنية ، معظمها (75-90٪) غير قابلة للذوبان في الماء. من بين المواد القابلة للذوبان ، تسود أملاح الفلزات القلوية - كربونات البوتاسيوم والصوديوم ، وبين المواد غير القابلة للذوبان - أملاح الكالسيوم.

مخطط التركيب الكيميائي للخشب

تعتمد خصائص الخشب بشكل كبير على التركيب الكيميائي. يختلف الخشب الصنوبري عن الخشب الصلب في محتوى أعلى قليلاً من اللجنين ، وخاصة الهيكسوسان. في الأخشاب الصلبة ، يسود البنتوزان بين الهيميسليلوز. توجد أحماض الراتينج فقط في تكوين المواد الاستخراجية للخشب الصنوبري. في المنطقة المبكرة من الطبقة السنوية ، يوجد عدد أقل من السليلوز مما هو عليه في المرحلة الأخيرة. يوجد عدد أقل من السليلوز واللجنين والمواد المستخرجة في خشب العصارة للأنواع الصنوبرية منها في اللب.

في بعض الأخشاب الصلبة (الرماد ، البلوط) ، يكون محتوى السليلوز في اللب أعلى منه في خشب العصارة. في خشب الفروع ، محتوى السليلوز أقل بنسبة 3-10٪ منه في الجذع. النباح عنصري التركيب الكيميائييختلف قليلاً عن الخشب ، لكن كمية المعادن فيه أكبر منها في الخشب. تختلف النسبة بين المواد العضوية الرئيسية في اللحاء أيضًا عنها في الخشب ، حيث يوجد القليل من السليلوز (خاصة في اللحاء).

العنصر الرئيسي الهياكل الخشبيةالصنوبريات عبارة عن شوائب ، والتي تحتل ما يصل إلى 95٪ من إجمالي الخشب الجذع. القصبات الهوائية عبارة عن خلايا ميتة مجوفة ممتدة على طول الجذع ، وتوصيل المياه من الجذور إلى التاج ؛ يعطون الخشب القوة الميكانيكية. يتراوح طول القصبات من 2 إلى 5 مم ، والعرض 30-70 ، وسماكة جدار القصبات في الجزء الأول من الطبقة السنوية 2-3 µ ، في الجزء الأخير 5-7 µ ، والتي يحدد القوة الأكبر بشكل ملحوظ للخشب المتأخر مقارنة بالخشب القديم. عنصر هيكلي آخر هو أشعة اللب ، والتي تحتل في الأنواع الصنوبرية حوالي 7٪ ، في الخشب الصلب - 18٪ من الحجم الكلي للخشب. خلاياهم لها اتجاه شعاعي.

البنية المجهرية للخشب اللين:
آر. - القصبات الهوائية ص. - المسام ذات الحدود w.s.h. - ممر راتينج عمودي ؛ م. - شعاع الأساسية ز. - طبقة سنوية sd. - الخشب (الربيع) المبكر ؛ م. - الخشب المتأخر (الصيف)

بالنسبة الهياكل الخشبيةتتميز الأخشاب الصلبة بوجود أوعية الخلايا الموصلة للماء والخلايا الليفية الشكل (ألياف الخشب) ؛ تشغل الأخيرة ما يصل إلى 75 ٪ من الحجم الإجمالي للخشب ، ولها جدران سميكة وتعطي قوة للجذع.

مخطط هيكل غشاء الخلية:
أ - المقطع العرضي للخلية ؛ ب - شق على طول جدار الخلية (حسب D-D) ؛ ج - منظر جانبي للقذيفة ترتيب الألياف في طبقات مختلفة بسمك 0.5 ميكرومتر ؛ 1-مادة بين الخلايا 2-الطبقة الأساسية 3- طبقة ثانوية 4-الطبقة الثالثة

يتكون غلاف (جدار) الخلية من ثلاث طبقات رئيسية: الطبقة الأولية الرقيقة الخارجية ، المحاطة بمادة بين الخلايا ، والطبقة الثانوية ، التي تتميز بسمك كبير وكتلة كبيرة ، والطبقة الثالثة الداخلية رقيقة أيضًا.

تتكون الطبقات الأولية والثانوية بشكل أساسي من السليلوز ، ولكنها تحتوي أيضًا على اللجنين ؛ يمثل السليلوز واللجنين فيهما ، كما كان ، نظامين اختراق بشكل متبادل. لا يوجد لجنين في الطبقة الثالثة.

يتم تحديد القوة الميكانيكية للبرميل هيكل الخشبووجود طبقة ثانوية ضخمة. تتكون الطبقة الثانوية بدورها من عدد من الطبقات متحدة المركز: أكثر كثافة (فاتح) وأقل كثافة (داكنة). من المفترض أن السليلوز يسود في الطبقات الفاتحة ، بينما يسود اللجنين في الطبقات الداكنة. تتكون كل طبقة من الطبقات الثانوية من أنحف خيوط - ألياف ، مرتبة في لولب (بزاوية 0-30 درجة) على طول محور الألياف. في الطبقات الخارجية ، يكون اتجاه الألياف عموديًا تقريبًا على محور الألياف. تتكون الألياف من مجموعات معينة من الجزيئات الكبيرة.

من الواضح أن الهيكل الحلزوني للطبقات الثانوية ، على غرار هيكل الكابل الفولاذي أو حبل القنب الملتوي ، يحدد قوة شدها الكبيرة.

وبالتالي ، فإن الخشب له هيكل أنبوبي ليفي ويتميز بعدم التجانس وتباين الخواص في الخصائص ، والتي تحدد القوة العالية للخشب على طول الألياف والقوة المنخفضة عبر الألياف وفي القص.

في تكوين الخشبيشمل الكربون (C) والهيدروجين (H) والأكسجين (O) وبعض النيتروجين (N). بغض النظر عن الأنواع ، يحتوي الخشب الجاف تمامًا في المتوسط ​​على 49.5٪ كربون و 6.3٪ هيدروجين و 44.2٪ أكسجين (مع ̴ 0.12٪ نيتروجين). بالإضافة إلى المواد العضوية ، يتم تضمين عدد من المواد المعدنية في تكوين الخشب بكميات صغيرة. متضمن في تكوين الخشبتشكل العناصر الكيميائية مواد عضوية معقدة ، بعضها يشكل غشاء الخلية: السليلوز ، اللجنين ، الهيميسليلوز ، والجزء الآخر موجود في تجاويف الخلايا: العفص ، والأصباغ ، والراتنجات ، والزيوت الأساسية. في المتوسط ​​، يمكن افتراض أن الخشب الصنوبري يحتوي على 48-56٪ سليلوز ، 26-30٪ لجنين و 23-26٪ هيميسليلوز. يحتوي الخشب الصلب على نسبة أقل من السليلوز واللجنين ومزيد من الهيميسليلوز. وهكذا ، فإن الرئيسي العناصر الكيميائيةالخشب السليلوز ومشتقاته واللجنين.

يتكون السليلوز من جزيئات طويلة السلسلة. هناك نوعان من النظريات حول بنية السليلوز: نظرية micellar ونظرية التركيب غير المتبلور. المذيلات عبارة عن حزمة من جزيئات السلسلة المرتبة بانتظام بالتوازي مع بعضها البعض ولها شكل وخصائص البلورات. يتم تجميع Micelles في صفوف micellar ، والتي تتكون من مناطق بلورية (micelles) بالتناوب مع مناطق مادة غير متبلورة فيما بينها. تفترض نظرية الميسلر الحديثة وجود مناطق بلورية ليس فقط في السليلوز ، ولكن أيضًا في المناطق غير المتبلورة. ترفض نظرية التركيب غير المتبلور للسليلوز وجود المذيلات وتقترح ترتيبًا مشوشًا للسلاسل. في الآونة الأخيرة ، باستخدام المجهر الإلكتروني ، أظهرت دراسات ألياف الرامي الطبيعية أنه في السليلوز الطبيعي لهذا الصنف توجد مناطق مرتبة هندسيًا ذات بنية جريزوفولفين.

يتم ترتيب ألياف الخشب في طبقات متحدة المركز حول محور الجذع ، والتي تسمى الطبقات السنوية لأن كل طبقة تنمو خلال العام. يمكن رؤيتها بوضوح في شكل سلسلة من الحلقات على المقاطع العرضية من الجذوع ، وخاصة الأشجار الصنوبرية ، ويمكن تحديد عمر الشجرة من خلال عددها. تتكون كل طبقة سنوية من جزأين. تتكون الطبقة الداخلية الأوسع والأفتح من الخشب الناعم المبكر الذي تشكل في الربيع عندما تنمو الشجرة بسرعة. تتميز خلايا الخشب القديم بجدران أرق وتجاويف واسعة. تتكون الطبقة الخارجية الضيقة والمظلمة من خشب متأخر أصعب يتطور في الصيف. تحتوي الخلايا الخشبية المتأخرة على جدران أكثر سمكًا وتجاويف ضيقة. تعتمد كثافة وقوة الخشب على المحتوى النسبي للخشب المتأخر فيه ، والذي يتراوح في خشب الصنوبر ، على سبيل المثال ، من 10 إلى 30٪.

الجزء الأوسط من جذوع الصنوبر والأرز والصنوبر له لون أغمق ويحتوي على المزيد من الراتنج ويسمى اللب. يحتوي الجزء الأوسط من جذوع التنوب والتنوب على كمية أقل من الماء ويتكون مما يسمى بالخشب الناضج. بالإضافة إلى هذه الأجزاء الرئيسية ، يحتوي الخشب على عوارض أساسية أفقية ، ونواة ناعمة ، وممرات راتنجية ، وعقد ، ومن الخارج مغطى باللحاء الناعم.

يتم تحديد جودة الخشب بشكل أساسي من خلال درجة تجانس الهيكل الخشبي الذي تعتمد عليه قوته.

يحدث عدم تجانس بنية الخشب في عملية نمو الأشجار ، وتخزين الأخشاب في المستودعات ، والتجفيف ، والمعالجة ، وأثناء تشغيل الهياكل. يتم تحديد درجة تجانس الخشب من خلال حجم وعدد المناطق التي يتم فيها كسر تجانس هيكلها وتقليل القوة. تسمى هذه المناطق الرذائل.تتمثل عيوب الخشب الرئيسية غير المقبولة في التعفن والثقوب الدودية والشقوق في مناطق التقطيع في المفاصل.

أكثر عيوب الخشب شيوعًا وحتمية هي العقد - بقايا متضخمة من الفروع السابقة للشجرة. الألياف الرئيسية من خشب الجذع ، والتي كانت تشكل عقدة من قبل ، ثم تدور حولها ، وتنحرف في هذا المكان عن اتجاهها الطولي وتشكل ما يسمى الضفيرة. العقد مسموح به ، لكن الرذائل محدودة للغاية.

يعد ميل الألياف (المائل السابق) بالنسبة لمحور العنصر أيضًا عيبًا شائعًا ومحدودًا. تتشكل نتيجة الترتيب الحلزوني الطبيعي للألياف في الجذع ، وكذلك عند نشر الأخشاب نتيجة هروبها. التشققات التي تحدث عندما يجف الخشب هي أيضًا من بين العيوب المحدودة المسموح بها. تشمل العيوب الأخرى خشب القلب الناعم ، والعقد المفكوكة والمخالفات الأخرى الأقل شيوعًا في توحيد بنية الخشب.

يتم تحديد جودة الأخشاب حسب الدرجة (انتقائي ، الأول ، الثاني ، الثالث والرابع) ، التي يتم إنشاؤها حسب النوع والحجم والموقع وعدد العيوب. ومع ذلك ، مثل التصنيف العاملا يأخذ في الاعتبار التأثير الفعلي للعيوب على عمل عناصر الهياكل الخشبية تحت أنواع مختلفة من حالة الإجهاد. لذلك ، يتم تقسيم جميع عناصر الهياكل الخشبية إلى ثلاث فئات للجودة - الأولى والثانية والثالثة ، وكل منها يحتوي على قيودها الخاصة على العيوب ، كما هو موضح في الجدول. 3 و 4 SNiP.

تشمل الفئة الأولى عناصر التوتر الأكثر خطورة وإجهادًا. قوتهم تعتمد بشكل كبير على عيوب الخشب. هذه قضبان وألواح منفصلة ممتدة من مناطق ممتدة من الحزم الملصقة بارتفاع مقطع يزيد عن 50 سم. وفيها ، يجب ألا يتجاوز مجموع الأبعاد المستعرضة للعقد في المقطع عرض العنصر أو قطره ، و يجب ألا يزيد منحدر الألياف عن 7٪ في الخشب و 10٪ في جذوع الأشجار.

تشتمل الفئة الثانية على عناصر الضغط والانحناء. قوتهم أقل اعتمادًا على العيوب ، لأنه أثناء الانحناء والالتواء ، تعمل الضغوط القصوى فقط في المناطق القصوى من الأقسام. هذه عبارة عن قضبان مضغوطة منفصلة ، وألواح من مناطق قصوى من الحزم الملصقة بارتفاع أقل من 50 سم ، وألواح منطقة مضغوطة للغاية ومنطقة ممتدة تقع فوق ألواح من الفئة الأولى في عوارض ملتصقة بارتفاع يزيد عن 50 سم ، وألواح المناطق القصوى من قضبان أخرى مضغوطة ومثنية ومضغوطة. في نفوسهم ، يجب ألا يتجاوز مجموع الأبعاد المستعرضة للعقد ، في المقطع العرضي ، ثلث عرض العنصر أو القطر ، ويجب ألا يزيد ميل الألياف عن 10٪ في الخشب و 15٪ في السجل.

تشتمل الفئة الثالثة على ألواح ذات عناصر مضغوطة ومثنية ومضغوطة أقل ضغطًا ، بالإضافة إلى عناصر ذات مسؤولية منخفضة من الأرضيات والقضبان ، والتي لا تعتمد عليها قوة الهيكل ككل. في نفوسهم ، يجب ألا يتجاوز مجموع الأبعاد المستعرضة للعقد نصف عرض المقطع ، ويجب ألا يتجاوز ميل الألياف 15 ٪.

تؤخذ مناطق ارتفاع الحزم الملصقة بما لا يقل عن 0.17 من ارتفاع المقطع وعلى الأقل ارتفاع لوحين. يتم تلخيص أبعاد العقد عبر الألياف بطول 20 سم ، ولمزيد من التفاصيل ، تم توضيح حدود العيوب حسب فئة العنصر في جداول المعايير المذكورة.

تشكيلة الأخشاب والأخشاب. الخشب الأصلي الخشب المستدير- سجل. تسمى الشجرة المنشورة بدون فروع سوط. في السوط ، يتم تمييز الأجزاء التجارية والخشبية. يتم نشر جزء الأعمال في جذوع الأشجار (السجل "الأول" هو الأفضل في خصائصه) ، وبالتالي ، يتم تقسيم السجلات إلى جذوع (على سبيل المثال ، جذوع الخشب الرقائقي ، وتسمى أيضًا churak). تسمى السجلات التي يبلغ قطرها 6-13 سم أعمدة ، ويطلق على أقل من 6 سم أعمدة. يبلغ الحد الأقصى لطول السجل وفقًا للمعيار 6.5 متر. في البناء الحديث ، لم تفقد الأخشاب المستديرة أهميتها. ينتج عدد من الشركات جذوع الأشجار الدائرية المصنعة صناعيًا لإنتاج المباني منخفضة الارتفاع (شركات Marcon ، و Wolf ، و Honka) ، وهذه المنازل ، على الرغم من تكلفتها المرتفعة (من 700 دولار للمتر المربع) ، تحظى بشعبية كبيرة.

نتيجة للنشر الطولي للخشب في مناشر الخشب ، يتم الحصول على الأخشاب المنشورة: الألواح والعوارض والقضبان. اعتمادًا على الاتجاه المفضل للألياف ، يتم تمييز الألواح ذات المنشار الشعاعي أو العرضي (الأولى تلتوي أقل ، والأخيرة لها سطح أكثر جمالًا).

على الخشب المنشور ، يتم تمييز الحافة والوجه والضلع والعقب. يتم إنتاج المواد ذات الحواف بطول يصل إلى 6.5 متر ، وتدرج الأحجام في العرض 25 مم (75 ، 100 ، 125 ، 150 ، ... 275) ، وعرض اللوح الذي يزيد عن 150 مم يعتبر نادرًا وأكثر تكلفة. أبعاد السماكة: 16 ، 19 ، 22 ، 25 ، 32 ، 40 ، 44 ، 50 مم (GOST 24454-80). الأبعاد المعطاة اسمية وهي معطاة للخشب الجاف بالهواء مع الرطوبة W = 20٪.

بالنسبة للهياكل الخشبية اللاصقة ، يجب أن يكون الخشب جافًا (يوصى بمزيج من التجفيف في الغلاف الجوي والحجرة مع محتوى رطوبة W = 10-12٪) ، وكذلك مطحون ، مع مراعاة متطلبات خشونة السطح (ليس أقل من الطبقة 6 (500 ميكرون) حسب GOST 7016 مع مراعاة بدلات الانكماش والتخطيط بالشكل الصحيح.

المواد الخشبية: أ - جولة ؛ ب - منشور ؛ 1 - سجل 2 - بعقب 3 - لوحة 4 - بودفارنيك ؛ 5 - الوجه 6 - حافة 7 - الأخشاب 8 - اللوح سميك. 9 - لوح رفيع 10 بار

ينقسم الخشب الذي تم الحصول عليه عن طريق البناء إلى مستديرو منشور. الأخشاب المستديرة - جذوع الأشجار - هي أجزاء جذوع الأشجارمع نهايات منشورة بسلاسة - نهايات ، خالية من الفروع. أطوالها القياسية 4.0 ؛ 5.0 ؛ 5.5 ؛ 6.0 و 6.5 م يتم قطع جذوع الأشجار الأطول فقط لأعمدة نقل الطاقة والاتصالات ، وكذلك للأوامر الخاصة. جذوع الأشجار لها شكل مخروطي طبيعي مقطوع. يسمى الانخفاض في سمكها على طول الطول بالجري. في المتوسط ​​، يبلغ المدى 0.8 سم لكل 1 متر من طول اللوغاريتم.

يتم تحديد سمك السجل بقطر طرفه العلوي الرفيع د. يبلغ سمك جذوع الأشجار المتوسطة 14-24 سم ، والسجلات الكبيرة - 26 سم أو أكثر بتدرج حجم 2 سم. ويمكن تحديد سماكة جذوع الأشجار في منتصف طولها L ، مع مراعاة الجريان السطحي ، من التعبير د cp = د+0,4 ل.

تسمى أيضًا جذوع الأشجار التي يبلغ سمكها 13 سم أو أقل podtovarnik وتُستخدم في هياكل المباني المؤقتة. تستخدم الأخشاب المستديرة بشكل أساسي في بناء الهياكل الخشبية.

خشب: 1 - سجل ؛ 2 - لوحة 3 - سجلات التشغيل (تقليل القطر) ؛ 4 - السرير 5 خشب نصف حواف. 6 - شعاع التصوير ؛ 7 - بار 8 - لوح رفيع 9 - لوح سميك

يتم الحصول على الأخشاب المنشورة - الأخشاب المنشورة - نتيجة النشر الطولي للجذوع على إطارات منشار الخشب أو المناشير الدائرية. لديهم قسم مستطيل أو مربع. تسمى الجوانب العريضة للخشب المنشور بالطبقات ، وتسمى الجوانب الضيقة بالحواف.

تسمى الأخشاب المنشورة ذات الأسطح المنشورة بطول كامل الحواف. إذا لم يتم نشر جزء من السطح نتيجة تشغيل السجل ، فإن المادة تسمى حواف. إذا لم يتم قطع سطحين من الخشب المنشور أثناء عملية نشر واحدة من جذوع الأشجار ، فيسمى ذلك بالضعف.

يبلغ طول الخشب القياسي 1-6.5 م مع تدرج مقاسات كل 0.25 م ، وهي مقسمة إلى ألواح وقضبان وعوارض. يبلغ عرض الألواح الموصى بها للهياكل الحاملة 60-250 مم وسماكة 11-100 مم ؛ قضبان - عرض 100-175 مم ، وسماكة 50-100 مم. لا يتجاوز عرض القضبان سمك واحد ونصف. سمكها وعرضها 125-250 مم. من الناحية العملية ، فإن الخشب الذي يزيد عرضه أو سمكه عن 150 مم في المناطق الوسطى من البلاد يعاني من نقص في المعروض ، وبالتالي ، يتم استخدامه على نطاق محدود. تصنع الهياكل الخشبية وأجزاء البناء عادة من الخشب.

يمكن رؤية هيكل الخشب بالعين المجردة (البنية الكلية) وتحت المجهر (البنية المجهرية) على ثلاثة أقسام من الجذع: عرضي وطولي شعاعي وطولي عرضي (الشكل 3.1).

يشبه قلب المقطع العرضي (الشكل 3.2) بقعة مظلمة بقطر 1 ... 5 مم. يشارك في النشاط الحيوي للشجرة فقط في سن مبكرة ويعمل على تخزين العناصر الغذائية. في الشجرة البالغة ، اللب هو تكوين ميت ، يتكون من أنسجة ناعمة وهشة. منه غالبا ما يبدأ الاضمحلال وتشكيل الشقوق.

يتكون اللحاء من طبقة خارجية من الفلين (قشرة) وطبقة داخلية - اللحاء ، يتدفق من خلالها إلى أسفل من العناصر الغذائية التي تنتجها الأوراق. غالبًا ما توجد ألياف اللحاء في اللحاء ، التي يتكون منها اللحاء.

على الحد الفاصل بين الخشب واللحاء توجد طبقة من الخلايا الحية تسمى الكامبيوم. عن طريق تقسيم خلايا الكامبيوم ، يتكاثف الجذع والأغصان. أثناء الانقسام ، تظل إحدى الخلايا الناتجة كامبيال ، بينما تذهب الأخرى إلى تكوين الخشب أو اللحاء (اعتمادًا على الاتجاه الذي تواجهه). يحدث انقسام الخلايا نحو الخشب في كثير من الأحيان. يتوقف نشاط الكامبيوم خلال موسم البرد ويستأنف في الربيع.

على الجانب الخارجي من اللحاء ، تحت القشرة ، يوجد كامبيوم من الفلين ، بسبب النشاط الذي تتشكل منه الطبقة الخارجية.

طبقة اللحاء. في بعض الأنواع (على سبيل المثال ، بلوط الفلين) ، تنمو طبقة سميكة من الفلين ، تتكون من خلايا ميتة ، في الخارج. يستخدم فلين البلوط للعزل الحراري والمواد المواجهة.

خشب. يتم تمثيل خشب أنواع المنطقة المناخية المعتدلة في المقطع العرضي

أرز. 3.1 تخفيضات الجذع الرئيسية

/ - الأشعة الأساسية 2 - قلوب -
على ال؛ 3 - جوهر 4 - العصارة. 5 - سنة-
طبقات أعلى 6 - اللحاء 7- ■ اللحاء

إنها سلسلة من حلقات متحدة المركز من اللون الفاتح والداكن ، تسمى الخشب المبكر والمتأخر (وفقًا لوقت تكوينها). تتكون كل طبقة ، تتكون من الخشب المبكر والمتأخر ، في موسم نمو واحد وتسمى الطبقة السنوية. في بداية موسم النمو ، في أوائل الربيع وأوائل الصيف ، تحتاج الشجرة إلى الكثير من الرطوبة والعناصر الغذائية الضرورية للأوراق وتكوين الفاكهة. خلال هذه الفترة ، تترسب الخلايا المتكيفة مع حركة الرطوبة من طبقة الكامبيوم نحو الخشب: في الأنواع الصنوبرية ، هذه القصبات الهوائية واسعة التجويف ذات الجدران الرقيقة (الشكل 3.3) ، في أنواع الأخشاب الصلبة ، والأوعية الكبيرة (الشكل 3.4) ، 3.5). في النصف الثاني من موسم النمو ، في نهاية الصيف والخريف ، تحتاج الشجرة إلى تقوية جذعها ، حيث إنها محملة بالبراعم وأوراق الشجر والفواكه. لذلك ، يتشكل الخشب المتأخر في الأخشاب الصلبة - من خلايا ميكانيكية ضخمة ومتينة (ليبرفورم) ؛ في الصنوبريات - من القصبات الهوائية سميكة الجدران. كقاعدة عامة ، يتوافق عدد الطبقات السنوية على القطع عند طوق الجذر مع عمر الشجرة.

في بعض الأخشاب الصلبة (البلوط ، الرماد) ، التي تسمى الحلقة الوعائية (انظر الشكل 3.4) ، يتم ثقب الخشب المبكر بواسطة أوعية مجمعة في حلقات ، مما يجعل الحدود بين الطبقات السنوية مرئية بوضوح. في الأخشاب الصلبة الأخرى - الأوعية الدموية المنتشرة (البتولا ، الزان) ، حيث يتم توزيع الأوعية بالتساوي على كامل عرض الطبقة السنوية ، لا توجد تقريبًا فروق بين الخشب المبكر والمتأخر والحد الفاصل بين الطبقات غير واضح (انظر الشكل. 3.5).

كلما تأخر وجود الخشب في السلالة ، كان أثقل وأقوى. تنقسم الصخور إلى لينة وصلبة. جميع سلالات الحلقة الوعائية صلبة ، لكن سلالات الأوعية الدموية المتناثرة والخشب اللين يمكن أن تكون صلبة وناعمة.

في بعض الأنواع ، يتم تلوين الخشب بنفس اللون في جميع أنحاء القسم بأكمله ، بينما في الأنواع الأخرى يكون له قلب داكن اللون في المنتصف ، ويتكون من خلايا ميتة مشربة بالراتنجات و

العفص (انظر الشكل 3.2). خشب اللب هو أكثر كثافة وأقل رطوبة من خشب الجزء الخارجي (الخفيف) المسمى خشب العصارة. Sapwood هو خشب شاب ، من خلال الخلايا الموصلة التي يوجد بها تدفق تصاعدي للنسغ. يعتبر خشب العصارة أضعف من خشب القلب ومقاومته المنخفضة للتآكل ، ولكنه ينثني جيدًا ويسمح لك بالحصول على منتجات مثنية.

تشمل الأنواع ذات اللب: من الصنوبريات - الصنوبر ، الصنوبر ، أرز سيبيريا ، الطقسوس ، العرعر ؛ من المتساقطة

nykh - جميع الأوعية الدموية الحلقية (البلوط ، الكستناء الحقيقي ، الرماد ، الشجرة المخملية ، الدردار ، الدردار ، لحاء البتولا ، الجراد الأبيض ، إلخ) وبعض الأوعية الدموية المتناثرة (الجوز ، شجرة الطائرة ، شجرة التفاح ، الحور ، الصفصاف ، الرماد الجبلي ، إلخ.). في بعض الأنواع ، لا يختلف لون الجزء المركزي عن لون خشب العصارة ، ومع ذلك ، فإن الخشب الموجود في وسط الجذع ، مثل اللب ، يزداد كثافة وصلابة ويحتوي على رطوبة أقل بكثير من خشب العصارة. يسمى هذا الجزء من الجذع بالخشب الناضج. شجرة التنوب ، التنوب ، الزان ، الزيزفون ، حقل القيقب ، إلخ.

360 "محاذاة =" مركز ">

أرز. 3.6 العناصر التشريحية للخشب الصلب:

أ - قطعة الوعاء: PP - مسام بسيطة ؛ OP - وقت يحدها ؛ 6 - الأوعية الدموية
القصبة الهوائية التايلاندية ج - حبلا من حمة الخشب ؛ ز - خلية القوس المغزلي-
الكيماويات. ه - القصبة الهوائية الليفية ؛ ه - ليف ليبروفورم ؛ ز- خلايا القلب -
أشعة النبيذ

غلاف الخلايا الفتية عبارة عن غشاء رقيق شفاف (بالكاد يصل إلى 0.001 مم) ، مرن وقابل للتمدد ومن السهل نفاذه إلى الماء والمحاليل المائية. في وقت التكوين ، تتكون القشرة من مواد البكتين ، والتي تتحول بعد فترة قصيرة إلى السليلوز. يحتوي السليلوز على الصيغة (C6H | o05) n ، حيث n هو مؤشر البلمرة ، وهو على الأقل 3-104. جزيء السليلوز له شكل خيطي. يتكون الخشب المقطوع بالكامل من أغشية الخلايا ذات البروتوبلاست الميتة. في الشجرة النامية ، يتكون قلب الخشب الناضج وجزء من خشب العصارة من خلايا ميتة.

في عملية تطوير الخلية (اعتمادًا على الوظائف التي تؤديها) ، يتغير غلافها بشكل كبير في الحجم والهيكل والتكوين. التغيير الأكثر شيوعًا في تكوين أغشية الخلايا هو اللجنين والغطاء.

يتكون تفتيح غشاء الخلية من ظهور مادة عضوية جديدة فيه - اللجنين ، والتي تختلف عن السليلوز في محتوى الكربون العالي ومحتوى الأكسجين المنخفض. يعطي اللجنين غشاء الخلية قوة وصلابة وصلابة. يحدث تقشير القشرة أثناء حياة الخلية نتيجة لنشاط البروتوبلاست. يتباطأ نمو الخلايا الخشنة بشكل كبير أو يتوقف تمامًا. يتم تقليل قدرتها على الانتفاخ.

يعتبر Corking من سمات أغشية الخلايا في القشرة ، والتي تؤدي وظيفة الحماية. في هذه الحالة ، يتم تشريب الطبقة الوسطى من القشرة بمادة عضوية خاصة - السوبرين ، التي تتكون من مواد دهنية وحمض الفالونيك. يعزز السوبرين نخر الخلية ويجعل الغشاء غير منفذ عمليًا للماء والغازات.

غشاء الخلية هو نتاج النشاط الحيوي للبروتوبلازم. يحدث سماكة الأغشية نتيجة ترسب طبقات جديدة من السليلوز من الداخل ، ومع ذلك ، في هذه الحالة ، تبقى المسام في الغشاء ، والتي تعمل على التواصل بين الخلايا.

تحتوي الخلايا المتكونة على غشاء أولي رقيق جدًا 2 (الشكل 3.7) وغشاء ثانوي 3 ، والذي بدوره ينقسم إلى ثلاث طبقات: طبقة خارجية رقيقة مجاورة مباشرة للغشاء الأساسي ؛ طبقة وسطى سميكة طبقة داخلية رقيقة تبطن تجويف الخلية. بين الأغشية الأولية لخليتين متجاورتين توجد مادة بين الخلايا / ، والتي تحافظ على الخلايا معًا. لا تحتوي الطبقة بين الخلايا على السليلوز ، فهي تتكون من البروتوبكتين واللجنين. تتكون هذه الطبقة كجدار فاصل أثناء انقسام الخلية.

الطبقة الوسطى من الغلاف الثانوي سميكة بشكل خاص ، وهي بدورها لها هيكل متعدد الطبقات ، حيث يوجد ما يصل إلى 8 ... 10 طبقات. بالإضافة إلى الطبقات في الغلاف ،

أرز. 3.7 قذيفة خلية خشبية:

/ - مادة بين الخلايا 2 - الغلاف الأساسي ؛ 3 - قشرة ثانوية

4 - التجويف الداخلي

لوحظ وجود شعر بسبب البنية الليفية. العنصر الهيكلي الرئيسي للقشرة هو المذيلة ، وهي عبارة عن حزمة من جزيئات السليلوز الخيطية (40 ... 60 جزيءًا طويلًا في حزمة).

يتم تجميع الميسيلات في صفوف micellar ، حيث لا يتم عزل المذيلات تمامًا ، حيث يمر جزء من جزيئات السلسلة من مذيلة إلى أخرى ، وتربطها ببعضها البعض (الشكل 3.8). لذلك ، يمكن لجزيء السليلوز الخيطي أن يشارك في تكوين عدة مذيلات متتالية.

تحتوي صفوف Micellar على ما يقرب من 100 micelles لكل منها ويتم دمجها في ألياف بأقطار مختلفة (200 ... 300 A) ، ما يسمى بالألياف. جزء من الصفوف micellar ينحرف من الألياف الفردية وينضم إلى الألياف المجاورة ، وبالتالي تشكيل بنية شبكة (انظر الشكل 3.8).

يتم توجيه الصفوف والألياف Micellar على طول محور الألياف بزاوية لها (في شكل لولبي) ؛ في هذه الحالة ، يمكن أن تختلف زاوية ميل المذيلات والألياف في طبقات مختلفة من الغلاف.

المسام. المسام الموجودة في جدران الأصداف عبارة عن مزيج من فتحتين تقعان بشكل متحد المحور في جدران خليتين متجاورتين. المسام بسيطة ومهدبة وشبه مهدبة (الشكل 3.9). المسام البسيطة عبارة عن ثقب مغطى بغشاء رقيق للغاية غير محشو (جزء من الغشاء الأساسي). يحد المسام المحدب "تنورة" حلقية محدبة على جانب كل من الخليتين المتجاورتين. الغشاء الذي يفصل المسام الحدودية في الصنوبريات له سماكة في الوسط - طارة ، تغلق الفتحة في "التنورة" عندما ينحرف الغشاء عن الموضع الأوسط. الحدود و

أرز. 3.8 صفوف Micellar

قد يكون لفتحات المسام شكل دائري أو بيضاوي (حتى يشبه الشق). في بعض الأحيان توجد مسام شبه حدود ، يحدها جانب واحد فقط.

الأقمشة. يمكن تقسيم جميع أنواع الخلايا إلى مجموعتين رئيسيتين:

خلايا متني ، لها نفس الحجم تقريبًا في جميع الاتجاهات (من 0.01 إلى 0.1 مم) ، وأغشية رقيقة وتجويف داخلي كبير ؛

خلايا Prosenchymal التي لها شكل ممدود يشبه الألياف ، وقذائف سميكة إلى حد أكبر أو أقل وتجويف داخلي صغير (قطر الخلايا البولية - 0.01 ... 0.05 مم ، الطول - 0.5 ... 3.0 مم (أحيانًا تصل إلى 8 مم)). تعمل الخلايا المتنيّة على تخزين مخزون من المغذّيات ؛ خلايا بروتنشيمال - لتدفق النسغ وإعطاء قوة للخشب. مجموعات من الخلايا من نفس الهيكل ، لها نفس الوظائف ، تشكل الأنسجة. في الخشب ، يتم تمييز الدعم (الميكانيكي) والموصل (الأوعية الدموية) والتخزين والأنسجة الأخرى.

تتكون الأنسجة الداعمة (الميكانيكية) من الأخشاب الصلبة ، والتي تسمى libriform ، من خلايا سميكة الجدران طويلة (من 0.7 إلى 1.6 مم) ذات نهايات مدببة وسميكة خشنة

قذائف مي (انظر الشكل 3.6). كلما زاد عدد ألياف libri في الصخر - الشكل ، كان أثقل وأصعب وأقوى.

تتكون كتلة الخشب الصنوبري من 90 ... 95٪ من نفس الخلايا الليفية ، تسمى القصبات الهوائية. يتم لعب دور الخلايا الميكانيكية التي تعطي قوة للخشب عن طريق القصيبات الخشبية المتأخرة ، والتي لها قشرة سميكة للغاية وتجويف داخلي صغير.

تتكون الأنسجة الموصلة (الأوعية الدموية) من خلايا مستطيلة رقيقة الجدران ذات تجاويف واسعة. يتم لعب دور العناصر الموصلة للماء في الصنوبريات بواسطة قصائد الخشب في وقت مبكر. هذه القصيبات رقيقة الجدران ولها تجويف داخلي كبير. يتواصلون مع بعضهم البعض من خلال المسام المركزة في نهايات القصبات.

في الأخشاب الصلبة ، يتم تنفيذ وظيفة توصيل الماء بواسطة أوعية تتكون من خلايا تقع واحدة فوق الأخرى ، وهي عبارة عن قنوات عمودية طويلة ، وهي الأقسام العرضية التي إما تختفي تمامًا أو بها عدد من الثقوب. يصل قطر الأوعية في بعض السلالات إلى 0.5 مم ، وفي السلالات الأخرى تكون غير مرئية بالعين المجردة. يبلغ طول الأوعية في المتوسط ​​حوالي 100 مم ، وللبلوط - 2 ... 3 م.

توجد أنسجة التخزين في الغالب في أشعة القلب والنخاع وتتكون من خلايا متني (انظر الشكل 3.6). هذه الأنسجة رخوة وتتعفن بسهولة.

في بعض الأنواع الصنوبرية ، يمكن أيضًا أن تنتشر الخلايا المتنيّة بين القصبات (التنوب ، العرعر) ، وفي بعض الأنواع تشكل ممرات راتنجية ، وهي قنوات طويلة بين الخلايا مليئة بالراتنج (الصنوبر ، والأرز السيبيري ، والصنوبر ، والتنوب). ممرات الراتنج رأسية وأفقية ، تمر على طول أشعة القلب وتتصل بالممرات الرأسية.

في الأخشاب الصلبة ، يوجد دائمًا عدد أكبر من أشعة اللب في الحجم مقارنة بالصنوبريات. يحتوي الخشب الصلب على خلايا متني خارج الأشعة الأساسية ، والتي تشكل معًا ما يسمى الحمة الخشبية أو العمودية.

لطالما استخدم الخشب على نطاق واسع في البناء بسبب عدد من الخصائص الإيجابية: قوة عالية مع كثافة منخفضة وموصلية حرارية منخفضة ؛ سهولة المعالجة سهولة ربط العناصر الفردية ؛ مقاومة عالية للصقيع ومقاومة للعديد من المواد الكيميائية. كما أن للخشب عددًا من العيوب التي تقلل من خصائص بنائه: عدم تجانس الهيكل ؛ وجود عيوب الرطوبة ، مما يؤدي إلى تغيير حجم الخشب والتزييف والتشقق ؛ عرضة للتعفن والنار.

تنتج نفايات كبيرة أثناء حصاد ومعالجة الأخشاب. في المناشر ، يتم تحويل 8-12٪ من الخشب إلى نشارة الخشب. في صناعة أجزاء البناء ، تمثل نشارة الخشب ونشارة الخشب ما يصل إلى 40٪. يُفقد الكثير من الخشب على شكل نشارة الخشب والأغصان أثناء حصاد الجذوع. كل هذا يشير إلى أهمية التخلص من النفايات.

يتم الحصول على مواد الغابات فقط عن طريق المعالجة الميكانيكية لجذوع الأشجار (جذوع الأشجار والأخشاب المنشورة). مع هذا الاستخدام للخشب ، يتم الحفاظ على جميع الخصائص الإيجابية والسلبية الكامنة فيه.

المنتجات النهائية والهياكل مصنوعة من الخشب في المصنع (المنازل والأجزاء الجاهزة ، الهياكل الملصقة ، إلخ). يتم استخدام خصائص الخشب في هذه الحالة بشكل أكثر عقلانية.

المواد الاصطناعية من الخشب التي تم الحصول عليها عن طريق المعالجة العميقة للخشب.

مع المعالجة العميقة ، يصبح من الممكن استخدام الخشب بشكل كامل عن طريق زيادة إنتاج المواد الخام لإنتاج السليلوز والمواد التي تعتمد عليه ، بما في ذلك جميع النفايات تقريبًا ، حتى اللحاء ، في المعالجة. في مصانع النجارة المتقدمة ، يصل معدل استخدام المواد الخام للخشب إلى 0.98. باستخدام نفايات الخشب جنبًا إلى جنب مع المواد اللاصقة والمجلدات الاصطناعية والمعدنية ، من الممكن إنتاج مواد ومنتجات ليست أدنى من خصائص الخشب بل تتجاوزها (الألواح الليفية وألواح الخشب الحبيبي ، والخشب الرقائقي القائم على المواد اللاصقة المقاومة للماء ، والخرسانة الخشبية ، وما إلى ذلك) . في الوقت نفسه ، من الممكن تحقيق وفورات كبيرة في الخشب (على سبيل المثال ، 1 م 3 من الألواح الليفية تحل محل 3 ... 4 م 3 من الخشب).

من التدابير المعقولة لتوفير الخشب استبداله في البناء ، عند الاقتضاء ، بمواد فعالة أخرى (على سبيل المثال ، البوليمر) وزيادة متانته.

هيكل وتكوين الخشب

تتكون الشجرة المتنامية من نظام جذر وجذع وتاج. الجذع ذو أهمية صناعية ، حيث يتم الحصول على 60 إلى 90 ٪ من الخشب منه.

البنية الكلية هي هيكل جذع شجرة ، يمكن رؤيته بالعين المجردة أو من خلال بنية مجهرية لعدسة مكبرة ، يمكن رؤيتها تحت المجهر. عادة ، يتم دراسة ثلاثة أقسام رئيسية من الجذع: عرضي (نهاية) ، شعاعي ، يمر عبر محور الجذع ، وعرضي ، ويمر على طول الوتر على طول الجذع.

الهيكل الكلي للخشب

عند النظر في أجزاء من جذع شجرة بالعين المجردة أو من خلال عدسة مكبرة ، يمكن تمييز الأجزاء الرئيسية التالية منها: اللب واللحاء والكامبيوم والخشب.

يتكون اللب من خلايا ذات جدران رقيقة ، متصلة ببعضها البعض بشكل فضفاض. يشكل اللب ، جنبًا إلى جنب مع الأنسجة الخشبية في السنة الأولى من نمو الشجرة ، أنبوبًا أساسيًا. مناللب على شكل نسيج رخو داكن هو لقطة أولية متضخمة لشجرة. في الصنوبريات ، يمتد على طول الجذع بشكل مستقيم تمامًا ، ويتعرج في الأخشاب الصلبة. هذا هو الجزء الأقل قيمة من الجذع ، وعادة ما يبدأ الخشب في التعفن منه ويتشكل جوفاء في شجرة تنمو.

حول اللب في شكل حلقات هي طبقات سنوية ، وفقًا لعدد منها تقريبًاتحديد عمر الشجرة. أي طبقة سنوية غير متجانسة في اللون والعرض والكثافة.

كل طبقة سنوية تكون أخف تجاه اللب ، وهو ما يفسره الشرطبراعم نمو الأشجار. إذا قمت بقص جذع الشجرة بالطول ، يمكنك العثور على ما يسمى بالأشعة الأساسية التي تخترق الطبقات السنوية. تظهر أشعة اللب بوضوح في خشب البلوط والزان والقيقب والأشجار المستوية.

يُطلق على النمط الذي يتم الحصول عليه على سطح الخشب نتيجة قطع ألياف الطبقات السنوية والأشعة الأساسية نسيج الشجرة. كلما كان النسيج أكثر ثراءً (كلما زاد تنوع ظلال وبنية الألياف) ، فإن الخشب أكثر قيمة. الخصائصيتم أخذ هيكل الجذع (عرض حلقات النمو المختلفة ، والتلوين غير المتساوي ، والأشعة الأساسية) في الاعتبار عند تقطيعه إلى ألواح وقضبان ، وفي صناعة الأثاث ، واستخدامه لأغراض الديكور.

يحتوي الخشب الجاف تمامًا في المتوسط ​​على ما يصل إلى 49.5٪ كربون و 44.08٪ أكسجين و 6.3٪ هيدروجين و 0.12٪ نيتروجين. المعادن تشكل الرماد عند حرقها. يشكل الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين مركبات عضوية معقدة في الخشب. أهمها السليلوز ، أو الألياف ، وهي المادة التي تُبنى منها جدران الخلايا الخشبية ، كما يحتوي الخشب أيضًا على مادة التانينات (العفص) والأصباغ ، والراتنجات في الحالة السائلة والصلبة ، والزيوت الأساسية.

تعتمد رائحة الخشب على نوع وكمية الراتنجات والعفص والزيوت الأساسية الموجودة في الخشب. يحتوي الخشب المحتوي على الراتينج (الأنواع الصنوبرية) أو العفص (البلوط والجوز) على أقوى رائحة.

الصورة 2. فاسد كور

يتكون اللحاء من الجلد أو القشرة وأنسجة الفلين واللحاء. يحمي نسيج اللحاء أو القشور والفلين الشجرة من التأثيرات البيئية الضارة والأضرار الميكانيكية. يقوم اللحاء بتوصيل العناصر الغذائية من التاج إلى الجذع والجذور.

تحت طبقة اللحاء لشجرة تنمو هناك طبقة حلقية رقيقة من الخلايا الحية - الكامبيوم. سنويا في الخضريخلال الفترة النشطة ، يضع الكامبيوم خلايا اللحاء باتجاه اللحاء وداخل الجذع ، بحجم أكبر بكثير - الخلايا الخشبية. يبدأ الانقسام الخلوي للطبقة المحوريةأنا الربيع وينتهي في الخريف.

لذلك ، يتكون خشب الجذع (جزء من الجذع من اللحاء إلى القلب) في المقطع العرضي من عدد من حلقات النمو متحدة المركز الموجودة حول القلب. تتكون كل حلقة نمو من طبقتين: خشب مبكر (ربيعي) ، يتكون في الربيع أو أوائل الصيف ، وأخشاب (الصيف) المتأخرة ، ويتشكل مع نهاية الصيف. الخشب المبكر خفيف ويتكون من خلايا كبيرة ولكن رقيقة الجدران ؛ الخشب المتأخر أغمق في اللون وأقل مسامية وله قوة أكبر ، لأنه يتكون من خلايا تجويف صغيرة ذات جدران سميكة.

في عملية نمو الأشجار ، تقوم جدران الخلايا الخشبية للجزء الداخلي من الجذع ، المتاخم لللب ، بتغيير تكوينها تدريجياً ويتم تشريبها بالراتنج في الأنواع الصنوبرية ، والعفص في الأنواع المتساقطة. تتوقف حركة الرطوبة في خشب هذا الجزء من الجذع وتصبح أقوى وأصعب وأقل قدرة على التحلل. هذا الجزء من الجذع ، المكون من خلايا ميتة ، يسمى اللب في بعض الأنواع ، وفي البعض الآخر يسمى الخشب الناضج. يُطلق على جزء الخشب الأصغر سنًا من الجذع الأقرب إلى اللحاء ، والذي لا تزال توجد فيه خلايا حية تضمن حركة العناصر الغذائية من الجذور إلى التاج ، خشب العصارة. يحتوي هذا الجزء من الخشب على نسبة عالية من الرطوبة ، ويتعفن بسهولة نسبيًا ، وقوة منخفضة ، ولديه قدر أكبر من الانكماش ويميل إلى الالتواء.

الأنواع التي يختلف فيها اللب عن خشب العصارة بلون أغمق وأقل رطوبة تسمى الصوت (الصنوبر ، الصنوبر ، البلوط ، الأرز ، إلخ). الأنواع التي يختلف فيها الجزء المركزي من الجذع عن الخشب العصاري فقط عن طريق الرطوبة المنخفضة تسمى الخشب الناضج (التنوب ، التنوب ، الزان ، الزيزفون ، إلخ). تسمى أنواع الأشجار التي يستحيل فيها ملاحظة اختلاف كبير بين الأجزاء المركزية والخارجية من جذع الخشب بأنواع خشب العصارة (البتولا ، القيقب ، الآلدر ، الحور الرجراج ، إلخ).

في الخشب من جميع الأنواع ، توجد أشعة اللب ، والتي تعمل على نقل الرطوبة والمواد المغذية في الاتجاه العرضي وإنشاء إمداد من هذه المواد لفصل الشتاء. في الصنوبريات ، عادة ما تكون ضيقة جدًا ولا يمكن رؤيتها إلا تحت المجهر.

ينقسم الخشب بسهولة على طول أشعة القلب ، لكنه يتشقق على طولها عندما يجف.

البنية الدقيقة للخشب

عند دراسة بنية الخشب تحت المجهر ، يمكنك أن ترى أن كتلتها تتكون من خلايا مغزلية الشكل ، ممدودة على طول الجذع. يتم استطالة عدد معين من الخلايا في الاتجاه الأفقي ، أي عبر الخلايا الرئيسية (خلايا أشعة النخاع).

في الخشب الصلب ، توجد أوعية صغيرة وكبيرة على شكل أنابيب ممتدة على طول الجذع. في الشجرة النامية ، تنتقل الرطوبة عبر الأوعية من الجذور إلى التاج. يفيد توزيع الاوعية الدموية فيها المقطع العرضيتنقسم الأخشاب الصلبة إلى حلقاتغير الأوعية الدموية (البلوط ، الدردار ، الرماد ، إلخ) والأوعية الدموية المتناثرة (الزان ، شعاع البوق ، الآلدر ، البتولا ، الحور الرجراج ، إلخ).

لا تحتوي الصنوبريات على أوعية ؛ يتم تنفيذ وظائفها بواسطة خلايا مغلقة ممدودة تسمى القصبات الهوائية. تحتوي معظم الصنوبريات ، خاصة في طبقات الخشب المتأخر ، على قنوات راتنجية - فراغات بين الخلايا مليئة بالراتنج.

تشكل الخلايا المجوفة الكبيرة ، المثقوبة في جدرانها بفتحات صغيرة ، أوعية خشبية على شكل أنابيب بيضاوية ممتدة على طول الجذع.

القصبات الهوائية من الطبقة الزنبركية ، الخلايا المغزلية الشكل ، الممتدة على طول الجذع ، لها تجويف واسع وجدار رقيق. تحتوي أغشية الخلايا على مسام تتواصل من خلالها الخلايا مع بعضها البعض.

تشكل الخلايا الضيقة ، الممدودة في الطول مع نهايات مدببة وأصداف سميكة نسبيًا ، أليافًا خشبية تسمى lnbriform. يتم توزيع هذه العناصر بالتساوي على الطبقة السنوية ، مترابطة بإحكام ، مما يعطي الخشب الصلبالعلاقات العامة اللازمةصحة

توجد خلايا تخزين - نسيج شجري ومشع - حمة شعاعية. تتكون الحمة الخشبية من خلايا كروية أو مكعبة رقيقة الجدران موجودة في الخشب في صفوف عمودية: فهي تخلق إمدادات من العناصر الغذائية.

يحتوي غشاء الخلية أيضًا على بوليمرات طبيعية أخرى - اللجنين وهيميسليلوز ، والتي توجد بشكل أساسي بين الألياف الدقيقة ، بالإضافة إلى كمية صغيرة من المواد غير العضوية في شكل أملاح فلزية أرضية قلوية.

تختلف الكثافة الحقيقية للخشب لجميع الأشجار اختلافًا طفيفًا ، لأن الخشب يتكون أساسًا من مادة واحدة - السليلوز. يمكن أن تؤخذ القيمة المتوسطة للكثافة الحقيقية للخشب تساوي 1.54 جم / سم 3.

كثافة المادة هي نسبة كتلتها إلى الحجم. تقاس الكثافة بالكيلوجرام لكل متر مكعب. تعتمد كثافة الخشب إلى حد كبير على محتواه الرطوبي. لذلك ، يتم دائمًا إعادة حساب كثافة الخشب ، مما يؤدي إلى محتوى رطوبة قياسي (15٪). يحددكثافة الخشب عن طريق وزن العينات ذات الأحجام القياسية: 20x20x30 ملم.

الجدول 1. متوسط ​​الكثافة سلالات مختلفةالخشب ، كجم / م 3

متوسط ​​كثافة الخشب سلالات مختلفةوحتى الخشب من نفس النوع يختلف في حدود واسعة جدًا ، نظرًا لأن بنية ومسامية الشجرة النامية تعتمد على التربة والمناخ والظروف الطبيعية الأخرى. في معظم أنواع الأشجار التي تكون في حالة جافة تمامًا ، تكون أقل من 1. جم / سم 3. مسامية الخشبيختلف ine بشكل كبير (من 30 إلى 80٪)

الرطوبة والرطوبة . يمتلك الخشب ، الذي له بنية ليفية ومسامية عالية ، سطحًا داخليًا ضخمًا يمتص بسهولة بخار الماء من الهواء (الرطوبة). تسمى الرطوبة التي يكتسبها الخشب نتيجة التعرض المطول للهواء مع ثبات درجة الحرارة والرطوبة بالتوازن. يتم تحقيقه في الوقت الذي يكون فيه ضغط البخار فوق سطح الخشب مساويًا لضغط بخار الهواء المحيط. هناك علاقة بين محتوى الرطوبة المتوازن للخشب ومعلمات الهواء المحيط (الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة) ، والتي يتم التعبير عنها بالرسم التخطيطي.

يمكن أن يكون الماء الموجود في الخشب في ثلاث حالات - خالٍ ، ومرتبط ماديًا ، ومرتبطًا كيميائيًا. تملأ المياه الحرة أو الشعرية تجاويف الخلايا والأوعية والمساحات بين الخلايا. توجد المياه المقيدة ماديًا أو المسترطبة في جدران الخلايا والأوعية الخشبية في شكل قشور رطبة أنحف على سطح أصغر العناصر التي تتكون منها جدران الخلايا.

رطوبة الخشب ، حيث يتم تشبع جدران الخلايا بالماء (المحتوى المحدود للرطوبة الاسترطابية) ، وتكون التجاويف والفراغات بين الخلايا خالية من الماء (نقص المياه الشعرية) ، تسمى E ، حد٪خردة من الرطوبة. بالنسبة للخشب من مختلف الأنواع ، فهو يتراوح من 23 إلى 35٪ (في المتوسط ​​30٪) من كتلة الخشب الجاف.

المياه المسترطبة ، التي تغطي سطح أصغر العناصر في جدران الخلايا بأصداف مائية ، تكبر وتفصل بينها. في الوقت نفسه ، يزداد حجم وكتلة الخشب ، وتنخفض القوة. الماء الحر ، المتراكم في تجاويف الخلايا ، لا يغير المسافة بين عناصر الخشب بشكل كبير ، وبالتالي لا يؤثر على قوته وحجمه ، ويزيد فقط الكتلة والتوصيل الحراري والقدرة الحرارية.

يترافق الاختلاف في انكماش الخشب في الاتجاهات العرضية والقطرية والتجفيف غير المتكافئ مع ظهور ضغوط داخلية في الخشب ، مما قد يتسبب في تشوهه وتشققه. تميل الحواف الجانبية للألواح إلى الانحناء باتجاه تحدب الطبقات السنوية ، وتكون الألواح المصنوعة من الخشب بالقرب من سطح الأخشاب والألواح العريضة أكثر عرضة للالتواء.

مقاومة وسائل الإعلام العدوانية: مع التعرض المطول للأحماض والقلويات ، يتلف الخشب ببطء.في البيئة الحمضية ، يبدأ الخشب في الانهيار عند درجة الحموضة<2. Слабощелочные растворы почти не разрушают древесину. В морской воде древесина сохраняется значительно хуже, чем в пресной (речной, озерной). В воде большой биологической агрессивности стойкость древесины низкая.

في الخشب من جميع الأنواع ، توجد أشعة اللب ، والتي تعمل على نقل الرطوبة والمواد المغذية في الاتجاه العرضي وإنشاء إمداد من هذه المواد لفصل الشتاء. في الصنوبريات ، عادة ما تكون ضيقة جدًا ولا يمكن رؤيتها إلا تحت المجهر.

تحت المجهر ، يمكن للمرء أن يرى أن أساس بنية الخشب هو خلية نباتية ، تتكون من قشرة وتجويف داخلي ، يوجد فيها بروتوبلازم مع نواة وبلاستيدات. البروتوبلازم مادة لزجة عديمة اللون تشبه بياض البيض في المظهر ؛ يتكون من مواد عضوية ومعدنية. النواة ، مستديرة أو بيضاوية ، تحتل مكانًا مركزيًا في الخلايا.

من حيث التركيب الكيميائي ، النواة تشبه البروتوبلازم ، لكنها تختلف في محتوى الفوسفور. خليط مادة النواة أكثر لزوجة من خليط البروتوبلازم. يعود نمو الشجرة إلى انقسام النواة ، ثم الخلية ككل. البلاستيدات عبارة عن حبيبات صغيرة عدسية أو مدورة.

الجزء الأكبر من الصنوبريات هو القصبات الهوائية ، والتي تؤدي وظائف ميكانيكية وموصلة. توجد في صفوف شعاعية وهي خلايا ممدودة بنهايات مقطوعة بشكل غير مباشر. في الأنواع الصنوبرية ، على عكس الأخشاب الصلبة ، توجد أيضًا خلايا راتنجية تنتج وتخزن الراتنج ، وتشكل قنوات الراتنج. التركيب الكيميائي للخشب. يتكون لب الخشب من مواد عضوية ومعدنية.

غشاء الخلية عبارة عن غشاء شفاف ومرن ورقيق (حتى 0.001 مم). يتكون من السليلوز واللجنين وله ثقوب - مسام من أنواع مختلفة ، تخترق العناصر الغذائية من خلالها من خلية إلى أخرى. تمتلك الأخشاب الصلبة هيكلًا أكثر تعقيدًا من الصنوبريات. يتكون الخشب الصلب من أوعية وألياف خشبية تؤدي وظائف ميكانيكية وألياف حمة وأشعة لب.

خشب،الخشب مادة بناء ليفية متباينة الخواص مشتقة من الأشجار.

الوحدة الهيكلية الرئيسية للخشب من أي نوع هي الألياف. يحتوي السليلوز في المرحلة الأولى من التطوير على غلاف مرن إلى حد ما وسهل النفاذية للمياه والمحاليل المائية. مع تقدم العمر ، تزداد قوة القشرة بشكل حاد ، وتقل النفاذية بسبب تحولها إلى مركبات عضوية عالية الجزيئات: السليلوز ، والهيميسليلوز ، واللجنين. هناك خلايا ميكانيكية (ألياف الورم الليفي) ، رائدة (الأوعية والقصبات الهوائية) ، والتخزين (متني).

تشكيل الخشب

الخشب هو أحد مكونات الحزمة الليفية الوعائية وعادة ما يعارض مكون آخر للحزمة ، ينشأ من نفس البروكامبيوم أو الكامبيوم - اللحاء أو اللحاء. أثناء تكوين الحزم الليفية الوعائية من البروكامبيوم ، لوحظت حالتان: إما أن تتحول جميع الخلايا الأولية إلى عناصر من الخشب واللحاء - يتم الحصول على ما يسمى بالحزم المغلقة (بوغ أعلى ، وحيدة الفلقة وبعض النباتات ثنائية الفلقة) ، أو طبقة من بقايا نشطة على الحدود بين الخشب وأنسجة اللحاء - يخرج الكامبيوم والحزم المفتوحة (الحبوب وعاريات البذور).

في الحالة الأولى ، تظل كمية الخشب ثابتة ، والنبات غير قادر على زيادة سمكه ، وفي الحالة الثانية ، بفضل نشاط الكامبيوم ، تزداد كمية الخشب كل عام ، ويزداد سمك جذع النبات تدريجيًا. في أنواع الأشجار الأوكرانية ، يقع الخشب بالقرب من مركز (محور) الشجرة ، ويكون اللحاء أقرب إلى المحيط. في بعض النباتات الأخرى ، لوحظ ترتيب متبادل مختلف من الخشب واللحاء.

تشتمل تركيبة الخشب على عناصر خلوية ميتة بالفعل ذات قذائف صلبة وسميكة في الغالب ؛ على العكس من ذلك ، يتكون اللحاء من عناصر حية ، من البروتوبلازم الحي ، ونسغ الخلية ، وقشرة رقيقة من الخشب الجديد. على الرغم من وجود عناصر ميتة في اللحاء ، ذات جدران سميكة وخشنة ، وفي الخشب ، على العكس من ذلك ، فهي على قيد الحياة ، ولكن من هذا ، لا تتغير القاعدة العامة بشكل كبير. يختلف كلا الجزأين من الحزمة الوعائية الليفية أيضًا عن بعضهما البعض في وظيفتهما الفسيولوجية: يرتفع ما يسمى بالعصير الخام من التربة إلى الأوراق على طول الخشب ، أي الماء الذي يحتوي على مواد مذابة فيه ، بينما ينزل عصير البلاستيك أسفل اللحاء. يتم تحديد ظاهرة تشريب أغشية الخلايا من خلال تشريب غشاء السليلوز بمواد خاصة ، وعادة ما يتم دمجها تحت الاسم العام اللجنين.

يمكن التعرف بسهولة على وجود اللجنين ، وفي نفس الوقت ، تقشير القشرة من خلال بعض الخصائص. بفضل الأشجار ، تصبح قشور النبات أقوى وأكثر ثباتًا وأكثر مرونة ؛ ومع ذلك ، على الرغم من نفاذية الماء قليلاً ، إلا أنها تفقد قدرتها على امتصاص الماء والانتفاخ.

هناك خشب أساسي ، يتكون من خلايا ما قبل الحمل ، وخشب ثانوي ناتج عن نشاط الكامبيوم. في المقطع العرضي من جذع الأشجار والشجيرات ، تظهر الحلقات السنوية بوضوح ، والتي تتشكل نتيجة للنشاط الدوري للكامبيوم خلال العام. في العديد من الأشجار ، وخاصة في خطوط العرض الجنوبية ، في الخشب ، بالإضافة إلى الجزء الخارجي الفاتح - خشب العصارة ، يوجد أيضًا جزء داخلي مظلم (لب الخشب) ، في الخلايا التي تحتوي على الراتنجات ، والعفص ، والزيوت ، واللثة ، والعطرية و مواد التلوين ، إلخ.

من خلال جهود الهندسة الوراثية والمربين في تكنولوجيا الزراعة المتسارعة للأخشاب لأغراض الطاقة والمواد الخام ، تم تحقيق نجاح كبير: متوسط ​​إنتاجية الصنوبر في البرازيل اعتبارًا من عام 2006 هو 28.5 متر مكعب لكل 1 هكتار في السنة ، أوكالبتوس - 119 م 3. للمقارنة: تتراوح كثافة نمو الأخشاب في الغابات الروسية من 1.5 م 3 للهكتار سنويًا للصنوبريات وما يصل إلى 2.5-3.0 م 3 للأخشاب الصلبة.

التركيب الكيميائي

يتضمن تكوين الخشب عددًا من المركبات العضوية المعقدة. أظهر التحليل الكيميائي الكامل أنه يحتوي على حوالي 50٪ كربون و 6٪ هيدروجين و 44٪ أكسجين. يحتوي جدار الخلية على بنية شبكية من جزيئات السليلوز المترابطة والمملوءة بالهيدروكربونات الأخرى (الهيميسليلوز) ، بالإضافة إلى اللجنين ومستخلصات مختلفة. تتكون المادة الرابطة بين الخلايا بشكل أساسي من بكتات الكالسيوم والمغنيسيوم ، وتتراكم الراتنجات ، واللثة ، والدهون ، والعفص ، والأصباغ والمعادن في تجاويف الخلايا ، وخاصة في الخشب الصلب. تشتمل تركيبة الخشب على 45-60٪ سليلوز ، 15-35٪ لجنين و 15-25٪ هيميسليلوز. تعتمد كمية المواد الغريبة المستخرجة إلى حد كبير على الأنواع وليست هي نفسها في خشب العصارة وخشب القلب. عادةً ما يكون المحتوى المعدني (محتوى الرماد) للخشب أقل بكثير من 1٪.

يحتوي الخشب على 5-25٪ مستخلصات.

خصائص الخشب

بالنسبة للخشب ، فإن هذه الخصائص هي الرئيسية والأكثر أهمية.

• الميكانيكية والتكنولوجية: القوة ، والصلابة ، والتشوه ، واللزوجة المحددة ، والخصائص التشغيلية ، والخصائص التكنولوجية ، ومقاومة التآكل ، والقدرة على تثبيت السحابات ، والمرونة ؛
• المادية: المظهر (الملمس ، اللمعان ، اللون) ، الرطوبة (الانكماش ، الاعوجاج ، امتصاص الماء ، الرطوبة ، الكثافة) ، الحرارة (التوصيل الحراري ، السعة الحرارية) ، الصوت (المعاوقة الصوتية ، التوصيل الصوتي) ، الكهرباء (الخصائص العازلة ، التوصيل الكهربائي ، القوة الكهربائية) ؛
• الخواص الكيميائية.

الخصائص الميكانيكية والتكنولوجية

• تكمن قوة الخشب في قدرته على مقاومة التدمير تحت تأثير الأحمال الميكانيكية. هناك مقاومة للضغط والشد (وفقًا لاتجاهات تطبيق الحمل بالنسبة للألياف - الطولية والعرضية) والانحناء الثابت.
  • قوة الشدالخشب على طول الألياف هو 2 ... 3 أضعاف قوة الانضغاط و 20 ... 30 مرة أعلى قوة الشد عبر الألياف. بالنسبة للصخور الفردية ، تصل مقاومة الشد إلى 100 ... 200 ميجا باسكال. مقاومة الشد المحددة للخشب على طول الألياف مماثلة لتلك الموجودة في الفولاذ والألياف الزجاجية. ومع ذلك ، من الصعب تنفيذ هذه الخصائص للخشب في الهياكل بسبب وجود عيوب (عقدة ، تشققات ، إلخ) ، مما يقلل من خصائص قوتها. لا تعتمد مقاومة الشد للخشب الصنوبري إلا قليلاً على الرطوبة ، وهذا التأثير مهم بالنسبة للخشب الصلب.
  • قوة الضغطيتم تحديد الخشب على العينات - المنشورات ذات المقطع 20 × 20 مم وطول 30 مم بطول وعبر الألياف. تبلغ مقاومة انضغاط الخشب على طول الألياف 4 ... 6 مرات أكبر من قوتها عبر الألياف.
  • قوة الانحناء الثابتةيتجاوز الخشب مقاومة الانضغاط على طول الألياف ، ولكنه أقل قوة شد ويبلغ 50 ... 100 ميجا باسكال لأنواع مختلفة. تتيح قيم مقاومة الانحناء الثابتة العالية إمكانية استخدام الخشب على نطاق واسع في هياكل الانحناء (العوارض الخشبية ، والعوارض الخشبية ، والقضبان ، والأرضيات ، وما إلى ذلك).
• صلابة الخشب هي قدرة الخشب على مقاومة دخول مادة صلبة إليه. تُقاس صلابة الخشب بالحمل المطلوب للضغط على كرة معدنية مقاس 0.444 بوصة (11.28 ملم) في سطح عينة حتى عمق 5.64 ملم (مساحة انطباع 1 سم²). تسمى طريقة تقييم صلابة الخشب بطريقة Jank. وفقًا للصلابة على طول النهاية ، يتم تقسيم الخشب إلى ثلاث مجموعات: ناعم بصلابة 35 ... ، القيقب ، الكستناء ، البتولا) شديد الصلابة - أكثر من 100 ميجا باسكال (خشب البقس ، قرانيا).
• مقاومة التآكل للخشب - قدرة الخشب على مقاومة التآكل ، أي تدمير تدريجي لمناطق سطحه أثناء الاحتكاك. يكون تآكل الأسطح الجانبية أكبر من تآكل الأسطح الطرفية ؛ يرتدي الخشب الرطب أكثر من الخشب الجاف.

الخصائص الفيزيائية

العلاقة بالرطوبة

• تُعرّف الرطوبة بنفس الطريقة تمامًا مثل أي مادة أخرى - إنها كمية الماء لكل وحدة حجم أو كتلة. يتم حساب الرطوبة على النحو التالي: يتم قياس كتلة عينة من المادة الرطبة ، ثم يتم تجفيف العينة المقاسة في مجفف عند درجة حرارة 100-105 درجة مئوية ، ثم يتم إعادة وزن المادة الجافة. يحدد الفرق بين كتلة المادة الرطبة والجافة كمية الماء الموجودة في العينة. من أجل حساب رطوبة الكتلة ، من الضروري استخدام صيغة رياضية بسيطة: وزن العينة قبل التجفيف مطروحًا منها وزن العينة بعد التجفيف ، وقسم نتيجة الفرق على وزن العينة بعد التجفيف واضربها بنسبة 100 بالمائة. والنتيجة هي نسبة الرطوبة (الكتلة) للخشب.
• استرطابية الخشب هي خاصية لامتصاص الرطوبة من البيئة. تعتمد هذه الخاصية على محتوى الرطوبة في الخشب. الخشب الجاف أكثر رطوبة من الرطوبة. لتقليل الرطوبة ، يتم طلاء المادة بالدهانات الزيتية أو المينا أو الورنيشات المختلفة. استرطابية تعتمد بشكل مباشر على خاصية أخرى للخشب - المسامية. يتجلى انتفاخ الخشب عندما يتم العثور على المواد في رطوبة عالية لفترة طويلة.
• مسامية الخشب هي نسبة حجم المسام إلى الحجم الإجمالي للخشب. بالنسبة للخشب بمختلف أنواعه ، فإن المسامية لها قيمة مختلفة ، ولكن في المتوسط ​​تتراوح قيمتها بين 30-80٪.
• الانكماش هو تغير في الحجم بسبب فقدان الرطوبة في الخشب نتيجة التجفيف. يحدث الانكماش بشكل طبيعي. النتيجة المباشرة للانكماش هي تكوين تشققات.
• يحدث التزييف نتيجة التجفيف غير المتكافئ للخشب. يحدث تجفيف الخشب بشكل أسرع في الطبقات البعيدة عن القلب ، وبالتالي ، إذا تم التجفيف في انتهاك للتقنية ، يتغير شكل الخشب - يتشوه. يختلف الالتواء تحت تأثير الانكماش في اتجاهات مختلفة. على طول الألياف ، إنه غير مهم ويبلغ حوالي 0.1 ٪. تكون التغيرات في الأبعاد عبر الألياف أكثر أهمية ويمكن أن تمثل 5-8٪ من الأصل. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يكون الالتواء مصحوبًا بظهور تشققات في الخشب ، مما يؤثر بشكل كبير على جودة المنتج النهائي. يمكن تجنب التزييف والتشقق باتباع تقنية التجفيف وباستخدام تقنيات معينة في تحضير المنتجات. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم إجراء التخفيضات الطولية في جذوع الأشجار لكامل طول المادة ، مما يخفف الضغوط الداخلية التي تتشكل أثناء الانكماش.
• يحدث التكسير نتيجة التجفيف غير المتكافئ للطبقات الخارجية والداخلية للخشب. تستمر عملية تبخر الرطوبة حتى يصل المحتوى الرطوبي في الخشب إلى حد معين (توازن) ، والذي يعتمد بشكل مباشر على درجة حرارة ورطوبة الهواء المحيط.

الخصائص الحرارية

• توصيل حراري.على عكس مواد البناء الأخرى ، يعد الخشب موصلًا ضعيفًا للحرارة. هذا يسمح لك باستخدامه للعزل الحراري للغرف. تبلغ الموصلية الحرارية للبتولا الجاف وخشب الصنوبر على طول الألياف 0.128 و 0.349 وات / (م · ك) على التوالي.
• حرارة نوعيةنفس الشيء تقريبًا لجميع أنواع الأشجار - للخشب الجاف 1.7 ... 1.9 كيلو جول / (كجم كلفن) عند 0 ... 100 درجة مئوية.

الخصائص الكهربائية للخشب

يتم تحديد الخصائص الكهربائية للخشب من خلال ثلاثة مؤشرات:

• الموصلية الكهربائية (الموصلية)- القيمة المتبادلة للمقاومة ، تعتمد على الرطوبة وأنواع الأخشاب ودرجة الحرارة واتجاه تدفق التيار. يجب أن تؤخذ المقاومة في الاعتبار عند حصاد الأخشاب لأعمدة الاتصالات وخطوط الطاقة ، عند تطبيق الطلاء والطلاء بالورنيش في مجال كهربائي ، وعند قياس المحتوى الرطوبي للخشب. الموصلية الكهربائية للخشب الجاف لا تكاد تذكر ، لذلك يمكن استخدامها كمادة عازلة. المقاومة الكهربائية للخشب على طول الألياف أقل بعدة مرات من المقاومة عبر الألياف. تؤدي زيادة درجة حرارة الخشب إلى انخفاض مقاومته بمقدار مرتين تقريبًا.
• القوة الكهربائية -مؤشر يتميز بنسبة الجهد الكهربائي الذي يحدث عنده انهيار المادة ، مع سمك المادة. يجب أن تؤخذ القوة الكهربائية في الاعتبار عند تقييم خصائص العزل الكهربائي للخشب.
• خصائص عازلة (عازلة).هذه الخصائص للخشب لها أهمية عملية عند حساب عمليات تسخين المواد في مجال التيارات عالية التردد أثناء التجفيف واللصق والانحناء للخشب. يتم قياسها من خلال مؤشرين:
  • ثابت العزل - نسبة سعة مكثف مع حشية خشبية إلى سعة نفس المكثف مع وجود فجوة هوائية.
  • ظل الخسارة العازلة - الزاوية بين متجهي تيار ، أحدهما يقود متجه الجهد بزاوية 90 درجة ، إذا لم تكن هناك خسائر ، فإن الثاني يقود متجه الجهد بزاوية أقل من 90 درجة بسبب خسائر العزل في خشب.

خصائص أخرى

• نقل الصوت هو قدرة المادة على توصيل الموجات الصوتية. إذا كان الخشب هو أفضل مادة في حالة التوصيل الحراري ، فعندئذٍ في حالة نقل الصوت ، يفقد الخشب لمواد البناء الأخرى. في هذا الصدد ، في بناء الجدران والأرضيات الخشبية ، من الضروري استخدام مواد إضافية (النوم) ، مما يقلل من نفاذية الصوت.
• اللون هو نوع من المؤشرات التي توضح جودة الخشب وعمره وحالته. خشب عالي الجودة وصحي له لون موحد بدون بقع أو شوائب أخرى. إذا كانت هناك شوائب وبقع في الخشب ، فهذا دليل على تحللها. قد يتغير لون الخشب تحت تأثير الظروف الجوية.
• الرائحة تعتمد على محتوى الراتنجات والعفص في الخشب. للشجرة المقطوعة حديثًا رائحة قوية ، وعندما تجف الشجرة وتتبخر الرطوبة والراتنجات الأساسية ، تضعف الرائحة.
• الملمس هو النمط الذي ينتج عند رش الخشب. يتجاوز مستوى القطع الحلقات السنوية وطبقات الخشب المتكونة في أوقات مختلفة ، مما ينتج عنه نمط مميز للخطوط السنوية ، والذي يميز الخشب عن المواد الأخرى.
• مؤشرات كتلة الخشب. يميز بين الكثافة والكتلة الحجمية للخشب. الكثافة هي الكتلة لكل وحدة حجم من الخشب ، باستثناء الفراغات والرطوبة. هذه الكتلة لا تعتمد على نوع الخشب وهي 1.54 جم / سم مكعب. الوزن السائب هو الكتلة لكل وحدة حجم من الخشب في حالته الطبيعية ، مع مراعاة الرطوبة والتجاويف.
• Sag هو ترتيب غير متوازي لألياف الخشب على طول المحور الطولي لسجل أو عارضة أو لوح. يحدث بشكل طبيعي واصطناعي ، بسبب الرش غير السليم. تقلل الطبقة المائلة أيضًا بشكل كبير من قوة الشد للخشب ، ونتيجة لذلك ، فإن الانحناء ، أي أنه من غير المرغوب فيه استخدام مثل هذه الألواح أو الحزم مثل الحزم ، والعوارض الخشبية ، والنفث. بخلاف الاقتلاع (أو الرش المناسب) ، لا توجد طريقة أخرى للقتال. كمثال على الانحناء ، يمكن للمرء أن يستشهد بخشب البتولا Karelian.

الخواص الكيميائية

المواد العضوية الرئيسية التي يتكون منها الخشب هي السليلوز واللجنين ونصف السليلوز.

السليلوز -بوليمر طبيعي ، عديد السكاريد مع جزيء طويل السلسلة. صيغة السليلوز (C 6 H 10 O 5) ن،أين ن- درجة بلمرة تساوي 6000-14000. هذه مادة مستقرة جدًا ، غير قابلة للذوبان في الماء ومذيبات عضوية شائعة (كحول ، أثير ، إلخ) ، بيضاء. تسمى حزم من جزيئات السليلوز الكبيرة في شكل ألياف رفيعة الألياف الدقيقة. أنها تشكل إطار السليلوز لجدار الخلية. عادةً ما يتم توجيه الألياف الدقيقة على طول المحور الطويل للخلية ، يوجد بينها اللجنين والهيموسليلوز وكذلك الماء.

اللجنين- بوليمر ذو طبيعة عطرية (بوليفينول) لهيكل معقد ؛ يحتوي على كمية أكبر من الكربون وأقل أكسجين من السليلوز. بهذه المادة ترتبط عملية تقشير جدار الخلية الشاب. اللجنين غير مستقر كيميائياً ، يتأكسد بسهولة ، يتفاعل مع الكلور ، يذوب عند تسخينه في المروج ، المحاليل المائية لحمض الكبريت وأملاحه الحمضية.

داء هيميسيلولوز- مجموعة من السكريات التي تشمل البنتوزان (C 5 H 8 O 4) نو hexosans (C 6 H 10 O 5) ن.تتطابق صيغة الهكسوزان للوهلة الأولى مع صيغة السليلوز. ومع ذلك ، فإن درجة البلمرة في جميع الهيميسليلوز أقل بكثير وتصل إلى 60-200. يشير هذا إلى سلاسل أقصر من الجزيئات وانخفاض استقرار هذه المواد مقارنة بالسليلوز.

عيوب الخشب

عيوب الخشب هي عيوب أقسامه الفردية مما يقلل من الجودة ويحد من إمكانيات الاستخدام. يمكن أن تترافق عيوب الخشب مع الانحرافات عن هيكلها الطبيعي وتلفها ومرضها. وهي مقسمة إلى المجموعات التالية: تشققات ، عقدة ، أضرار الحشرات ، فطريات ، عفن ، عيوب في شكل الجذع ، عيوب في بنية الخشب ، جروح ، رواسب غير طبيعية داخل الخشب ، بقع كيميائية. يعتمد تأثير العيوب على ملاءمة الخشب لاحتياجات البناء على موقعها ، ونوعها ، وحجم الضرر ، وكذلك على الغرض من الخشب. يتم تحديد درجة الخشب مع مراعاة أوجه القصور الحالية. قد يكون أصلهم مختلفًا. يتشكل بعضها خلال فترة نمو الشجرة ، والبعض الآخر - أثناء التخزين والتشغيل.

أثناء تشغيل الهياكل الخشبية ، تسبب الرطوبة أكبر ضرر. لإطالة عمر الخشب ، يتم تشريبه عدة مرات بإحدى المخاليط:

• 10 أجزاء من زيت التجفيف الطبيعي ، 1 بارافين و 1 زيت التربنتين ؛
• 10 أجزاء من زيت التجفيف الطبيعي و 1.5 جزء من الشمع ؛
• زيت تجفيف طبيعي وكيروسين بنسبة 1: 1.

تصنيف الخشب

تختلف الخصائص الميكانيكية في جميع الصخور على طول الألياف وعبرها.

بالصلابة

تشمل الأخشاب الصلبة الماهوجني وخشب الساج وخشب الأبنوس وخشب الورد والبلوط والدردار والأوكالبتوس والزان. كل شيء ما عدا شجرة الكينا تنمو ببطء شديد ، وبالتالي فإن احتياطيات العالم قد استنفدت تقريبًا. تشمل الأخشاب اللينة الأخشاب الصنوبرية (الصنوبر والتنوب والصنوبر). تنمو بسرعة وسهولة في العمل ، لكنها تعتبر أخشابًا منخفضة الجودة. يشمل الخشب الأبيض خشب البتولا والرماد والقيقب والحور. كل هذه الأشجار تنمو بسرعة ، ويستخدم خشبها في القشرة ويعتبر أرخص.

بالقيمة

يتم تحديد قيمة الأنواع المختلفة من الخشب من خلال قوتها ومتانتها وأصالة النمط. تعتبر بعض السلالات التي تُستخدم في صناعة الأثاث الغالي الثمن والباركيه والأبواب والعناصر الداخلية من النخبة ، نظرًا للتكلفة العالية في البداية ومقدار الجهد والمال الذي يتم إنفاقه على معالجتها. الأنواع التالية هي الأكثر شيوعًا في أوكرانيا: البلوط ، والكرز ، والزان ، والكمثرى ، والجوز ، والقيقب.

حسب درجة التشبع بالرطوبة

وفقًا لدرجة الرطوبة ، يتم تمييز أنواع الخشب التالية:

• رطب ، كان في الماء لفترة طويلة (أكثر من 100 ٪) ؛
• قطع طازجة (50 ... 100٪) ؛
• الهواء جاف ، يبقى في الهواء لفترة طويلة (15 ... 20٪) ؛
• تجفيف الغرفة (8 ... 12٪) ؛
• جاف تمامًا (0٪).

بالنسبة للرطوبة القياسية المشروطة ، يتم أخذ محتوى الرطوبة من الخشب ، وهو 12٪.

فيديوهات ذات علاقة