Материали и изделия от дърво. Структурата на дървото. Химическият състав на дървесината

И др.) с вдървесени (импрегнирани) черупки и е основната. част от ствола, корените и клоните на растенията. Между кората на дървото и самата дървесина има слой жив (камбий), с който, от една страна, се образува кора, от друга - нов слой дървесина.

Chem. съставът на дървесината зависи от възрастта на дърветата, от частта на дървото, както и от вида на гората, в която са израснали дърветата и др. Съставът на абсолютно суха дървесина (в%): 49-50 С, 43-44 О, прибл. 6Н, 0,1-0,3N, 0,1-1,0 минерал. Основните компоненти на дървесината са , и , състоящи се от и пентозани (Таблица 1). Дървесината съдържа като правило относително малки количества танини, други екстрактивни вещества (в дървесината 0,7-3,3% смоли и 3-11% танини), оцветител и азотсъдържащ комп., мин. in-in (водоразтворими, в основните K и Na, -10-25%, неразтворими във вода -, и Ca, Mg и Fe - 75-90%) и т.н. Много от тях присъстват в малки количества. хим. елементи, напр. Al, B, Mn, As. Естествено дървото е хигроскопичен материал с капилярно-пореста структура, способен да задържа влагата в макропори (в кухината - свободна влага) и микропори (между фибрилите на клетъчната стена - свързана, или хигроскопична, влага). Прясно отсечената дървесина обикновено съдържа 60-100% влага спрямо теглото на сухото дърво. Равновесие за декомп. дървесината е приблизително същата и при 20°C е прибл. 30% тегловни суха дървесина. Когато се отстрани свързаната влага, дървото се свива по размер. Намаляване на размера при премахване на цялата хигроскопична. влага за дървесни домове. еднакво в тангенциалната и радиалната посока респ. 6-10 и 3-5%, по протежение на влакната - 0,1-0,3%. Плътността на дървесината значително зависи от нейните и, мястото на вземане на проби от дърветата, условията на отглеждане. И така, плътността на дървесината на дърветата с умерен климат е 0,3-0,9 g / cm 3, тропически. дървета - 0,05-1,4 g / cm 3, дърво в-ва разл. - ДОБРЕ. 1,55 g/cm3. Дървесината има нисък роднина. удължаване и високо напрежение, особено по протежение на влакната. Това до голяма степен зависи от дървесината, като за проби, например, прясно отсечена със съдържание на влага в беловина 100-120%, в сърцевина 31-34% е 50-110 MPa, а за проби от същата дървесина с средно прибл. 10% - 70-150 MPa. при напрежение на късната дървесина иглолистните дървета обикновено са 3 пъти повече, отколкото в ранната дървесина. Този показател е 2-3 пъти по-висок при компресия покрай влакната и приблизително 12 пъти по-висок, отколкото при срязване покрай влакната. Устойчивостта на износване се увеличава с увеличаване на дървесината и нейната насипна плътност и намалява с увеличаване на . Износването на крайната повърхност е приблизително 60% по-голямо от страничното износване. Oud. приблизително еднакво за цялата дървесина - за суха дървесина 1,7-1,9 kJ / (кг. К) при 0-100°С. Дървото е лош проводник на топлина и електричество, но е добър проводник на звука. суха брезова дървесина и по протежение на влакната е равно на съответно. 0,128 и 0,349 W/(m. K), ud. електрически устойчивост за бреза по влакната при 8% - 4.2. 10-8 ома. м. Скоростта на разпространение на звука по влакната варира от 3050 до 5260 m / s (около 10 пъти по-висока, отколкото в, и 2-3 пъти по-висока от в), например за и респ. 4175 и 5030 m/s. Скоростта на разпространение на звука през влакната е 3 пъти по-малка. Oud. суха дървесина от всички 19,6-21,4 MJ / кг. Делът на СССР в общия запас от дървен материал е 24%, а в неговия световен растеж - 28% (Таблица 2). Дървото се използва широко като сграда. конструктивен, както и декоративен материал. Значителна част от дървесината (в някои страни до 30%) се използва като

IN строителни конструкцииизползва се предимно дърво иглолистни дървета(бор, смърч, кедър, ела, сибирска лиственица), чиито запаси са 77%. Иглолистната дървесина се характеризира с право зърно, съдържание на смола и по-стабилни физически характеристики. В по-голяма степен борът се използва у нас (20%) и, например, във Финландия - смърч, но използването на сибирска лиственица, която е най-разпространеното дърво в Русия (40%), има най-големи перспективи . Дървесината от сибирска лиственица е много здрава и плътна, устойчива на гниене, но трудна за обработка и склонна към разцепване.

Дървесините от твърда дървесина в строителните конструкции се използват в ограничена степен, но в условия на горски дефицит използването им може да бъде икономически оправдано. Брезата, чиито запаси са 13%, е основната суровина за производството на шперплат у нас.

Поради неравномерното разпределение на горите и разположението на дърводобивните и преработвателни предприятия, високите транспортни разходи, цената на дървесината варира значително.

Делът на Русия в търговията с дървен материал е 8%.

Сравнителни цени на някои строителни материали

Има макро- и микроструктура на дървесината.

Макроконструкция.Помислете за напречно сечение на ствола на дърво. Централната част на дървото, която служи за преминаване на хранителни вещества, се нарича сърцевинна тръба или просто сърцевина. Това е най-малко издръжливата и най-податлива на гниене част от дървото. Около сърцевината има по-тъмна, по-плътна и катранена зона, наречена сърцевина (бор, кедър, лиственица). При неосновни видове (смърч, трепетлика) - това е зряла дървесина. По-близо до кората е беловината - по-малко издръжливата и по-малко плътна част от дървото.

Макроструктура от иглолистна дървесина в диаметър: 1 - сърцевина; 2 - ядрени лъчи; 3 - ядро; 4 - корков слой; 5 - ликов слой; 6 - беловина; 7 - камбий; 8 годишни слоя

Има три основни посоки, по които свойствата на дървото са различни: напречно, тангенциално и радиално. Такава анизотропия (три основни ортогонални равнини) се нарича ортотропия или ортогонална анизотропия. Въпреки това, при извършване на технически изчисления за плоски дървени конструкции, разликите между тангенциалните и радиалните посоки не се вземат предвид и в дървото се разграничават само две посоки: по протежение на и напречно на влакната. В този случай дървото се означава като транстропни или напречно (напречно) изотропни материали.

Ортотропна структура на дървото (три ортогонални равнини): 1 - напречно (край); 2 - радиални: 3 - тангенциални разрези

На напречното сечение ясно се виждат концентрични пръстени на растеж - увеличението на дървесината на година. Годишният пръстен се състои от два слоя: ранна (пролетна) и късна (лятна) дървесина. Широк и лек слой е ранна дървесина (пролетен растеж на клетките), характеризираща се с големи размери и насипна, не много здрава клетъчна структура. Слоят от късна дървесина се отличава с тъмен цвят и по-плътна и издръжлива клетъчна структура. Съдържанието на късна дървесина в дървения материал за носещи конструкции трябва да бъде най-малко 20%.

кора- защитно покритие на багажника дърво, състояща се от външен корк и вътрешен лубок слоеве. Това е вид кожа дърво, като го предпазва от въздействието на външната среда, както и участва в регулирането на дишането.

Lub- вътрешният слой на кората (флоема), непосредствено съседен на камбия, състоящ се предимно от живи клетки, изпълняващи проводящата функция на орта на короната дървокъм кореновата му система.

камбий- едноклетъчен слой от живи клетки, редуващи се към беловината и към лика, осигурявайки растеж дървов дебелина.

В напречното сечение на дървесината могат да се разграничат концентрични слоеве на растеж, наречени растежни пръстеникоито са по-леки към повърхността дървои по-тъмно близо до центъра. Светлата част от дървото се нарича беловина, а тъмната част се нарича сърцевина.

Годишен пръстен- слой дървесина, образуван за една година. На радикалния участък годишните слоеве имат формата на надлъжни и прави ивици, на тангенциалния участък - криволичещи конусовидни линии. Като преброите годишните пръстени, можете да разберете колко години са живели дърво.

Беловина- като, по-младата част на багажника, по-малко устойчива на гниене от сърцевината, но по-еластична. Ширината на беловината варира в зависимост от вида, условията на отглеждане и други фактори. При някои породи сърцевината се формира на третата година (тис, бяла акация), за други - за 30 ... 35-та година (бор). Следователно беловината на тиса е тясна, докато тази на бора е широка.

Ядросе образува поради смъртта на живи клетки на дървесината, запушване на водни пътища, отлагане на танини, багрила, смоли, соли, следователно сърцевината обикновено е много по-тъмна от беловина. В резултат на това цветът на дървото, неговата маса и показатели се променят. механични свойства.. Сърцевината на много видове е боядисана в по-тъмен цвят, това е най-ценната, най-издръжливата част от дървото.

лъчи във формата на сърце. В напречното сечение на някои скали с просто око се виждат ясно светли, често лъскави линии, насочени от сърцевината към кората - сърцевидни лъчи. Сърцевидните лъчи присъстват във всички породи, но само няколко са видими. Особено добре се виждат основните лъчи при дъб, бук, чинар. Ядрените лъчи служат за преминаване в напречна посока по ствола на произведените вода, въздух и органични вещества дърво.

Ядрото се намира вътре в първия годишен слой, в центъра на ствола. Ядрото е разположено в центъра на ствола и минава по цялата му дължина. Това е рохкава тъкан, която лесно се разрушава от живите организми, състои се предимно от живи клетки, образувани поради клетъчното делене на апикалната образователна тъкан по време на растеж. дървовъв височина. Ядрото не се използва в изграждане на дървени къщи.

Смята се, че калифорнийските секвоядендрони живеят до 5000 години, но броят на годишните пръстени, действително преброени в тях, все още не надвишава 3200.

Иглолистните видове се характеризират с наличието на смолни канали, в които се натрупват екстрактивни, танинови, ефирни вещества, придаващи на иглолистната дървесина уникален аромат.

Дървесината от горски видове обикновено е боядисана в светъл цвят. В същото време при някои видове цялата дървесна маса е боядисана в един цвят (елша, бреза, габър), докато при други централната част има по-тъмен цвят (дъб, лиственица, бор). Тъмната част на ствола е сърцевината, а светлата периферна част е беловината. При някои неосновни породи се наблюдава потъмняване на централната част на багажника. В този случай тъмната централна зона се нарича фалшиво ядро.

В зависимост от относителното съдържание на влага и съотношението на размера на беловината и сърцевината дървесните видове се делят на сърцевина и беловина.

В сърцевината беловината има значително съдържание на влага и е по-лека от сърцевината. Видовете сърцевина имат дървесина с еднакъв цвят. Съдържанието на влага в сърцевината е по-ниско от това на беловината. Беловините скали се отличават с най-хомогенна структура, сърцевината и беловината са практически неразличими нито по цвят, нито по съдържание на влага.

Моделът, който образуват слоеве, съдове и сърцевини лъчи върху повърхността на дървените части, се нарича текстура на дърво. Такива породи дървокато орех, дъб, ясен, карелска бреза, червен дървои други, имат много красива текстура, която по време на завършването се опитват да запазят и да я направят по-ясно.

Микроструктура на дървото.Основата на иглолистната дървесина е изградена от мъртви кухи клетки - трахеиди, силно издължени по дължината на ствола на дървото. Клетъчните стени са многослойни. Те се състоят от ориентирани целулозни макромолекули (микрофибрили) в смолиста среда (лигнин). Микрофибрилите придават на дървото висока структурна якост на опън по протежение на влакната, докато лигнинът осигурява тяхната кохезия и якост на натиск.

Микроструктура на дървесната клетка

Благодарение на уникалната структура на клетъчната стена дървото дължи свойства като здравина и гъвкавост.

Дървесината се състои главно от сложни органични съединения. Органичните вещества могат да бъдат представени от четири основни групи:

целулоза


Хемицелулози


лигнин

Екстракти

Съставът на дървесината включва около 45-60% целулоза, 15-35% лигнин и 15-25% хемицелулоза.

Количеството на екстрактивните вещества до голяма степен зависи от вида и не е еднакво в беловината и сърцевината.

Минералното съдържание (съдържанието на пепел) в дървесината обикновено е значително по-малко от 1%. Минералите са представени главно от калциеви и магнезиеви соли. Клетъчната стена има мрежова структура от взаимосвързани дълговерижни целулозни молекули, пълни с други въглеводороди (хемицелулози), както и лигнин и различни екстрактивни вещества.

Ако сравним дървото със стоманобетон, тогава функцията на армировка в дървото се изпълнява от целулоза и хемицелулоза, а свързващото вещество е лигнин.

Елементарният химичен състав на дървесината от всички видове е почти еднакъв. Органичната част на абсолютно суха дървесина съдържа средно 49-50% въглерод, 43-44% кислород, около 6% водород и 0,1-0,3% азот. При изгаряне на дървесината остава нейната неорганична част - пепел (0,1 - 1,0%). Съставът на пепелта включва калций, калий, натрий, магнезий, в по-малки количества фосфор, сяра и други елементи. Те образуват минерални вещества, повечето от които (75 - 90%) са неразтворими във вода. Сред разтворимите вещества преобладават соли на алкални метали - калиеви и натриеви карбонати, а сред неразтворимите - калциеви соли.

Схема на химичния състав на дървесината

Свойствата на дървесината са силно зависими от химичния състав. Иглолистната дървесина се различава от твърдата по малко по-високо съдържание на лигнин и особено на хексозани. В твърдата дървесина пентозаните преобладават сред хемицелулозите. Смолистите киселини се съдържат само в състава на екстрактивните вещества от иглолистна дървесина. В ранната зона на годишния слой има по-малко целулоза, отколкото в късния. В беловината на иглолистните видове има по-малко целулоза, лигнин и екстрактивни вещества, отколкото в сърцевината.

При някои твърди дървесини (ясен, дъб) съдържанието на целулоза в сърцевината е по-високо, отколкото в беловината. В дървесината на клоните съдържанието на целулоза е с 3-10% по-малко, отколкото в ствола. Кора от елементал химичен съставсе различава малко от дървото, но количеството на минералите в него е по-голямо, отколкото в дървесината. Съотношението между основните органични вещества в кората също е различно, отколкото в дървесината, има много по-малко целулоза (особено в кората).

основен елемент дървени конструкциииглолистните дървета са трахеиди, които заемат до 95% от общата дървесина на ствола. Трахеидите са кухи мъртви клетки, удължени по дължината на ствола, провеждащи вода от корените към короната; те придават на дървото механична здравина. Дължината на трахеидите е от 2 до 5 mm, ширината е 30-70 µ, дебелината на стената на трахеидите в ранната част на годишния слой е 2-3 µ, в късната част 5-7 µ, което определя значително по-голямата здравина на късната дървесина спрямо ранната. Друг структурен елемент са сърцевинните лъчи, които при иглолистните видове заемат около 7%, при твърдата дървесина - 18% от общия обем дървесина. Техните клетки имат радиална посока.

Микроструктурата на иглолистната дървесина:
tr. - трахеиди; о.п. - ограничени пори; w.s.h - вертикален проход за смола; s.l. - сърцевинна греда; г.с. - годишен слой; s.d. - ранна (пролетна) дървесина; p.d. - късна (лятна) дървесина

За дървени конструкциитвърдата дървесина се характеризира с наличието на водопроводими клетки-съдове и либриформни клетки (дървесни влакна); последните заемат до 75% от общия обем на дървесината, имат дебели стени и придават здравина на багажника.

Схема на структурата на клетъчната мембрана:
а - напречно сечение на клетката; b - разрез по протежение на клетъчната стена (според D-D); c - страничен изглед на черупката подреждане на фибрили в различни слоеве с дебелина 0,5 μ; 1-междуклетъчно вещество; 2-основен слой; 3- вторичен слой; 4-третичен слой

Обвивката (стената) на клетката се състои от три основни слоя: външният тънък първичен слой, заобиколен от междуклетъчно вещество, вторичният слой, който има голяма дебелина и масивност, и вътрешният третичен слой също е тънък.

Първичният и вторичният слой са изградени предимно от целулоза, но съдържат и лигнин; целулозата и лигнинът представляват в тях като че ли две взаимно проникващи системи. В третичния слой няма лигнин.

Определя се механичната якост на цевта дървена структураи наличието на масивен вторичен слой. Вторичният слой от своя страна се състои от редица концентрични слоеве: по-плътни (светли) и по-малко плътни (тъмни). Предполага се, че целулозата преобладава в по-светлите слоеве, докато лигнинът преобладава в по-тъмните слоеве. Всеки от вторичните слоеве се състои от най-тънките нишки - фибрили, подредени в спирала (под ъгъл 0 - 30°) по оста на влакното. Във външните слоеве посоката на фибрилите е почти перпендикулярна на оста на влакното. Фибрилите са съставени от определени групи макромолекули.

Спиралната структура на вторичните слоеве, подобна на структурата на стоманен кабел или усукано конопено въже, очевидно определя тяхната значителна якост на опън.

По този начин дървото има тръбно-влакнеста структура и се характеризира с хетерогенност и анизотропия на свойствата, които определят високата якост на дървесината по протежение на влакната и ниската якост напречно на влакната и при срязване.

IN дървесен съставвключва въглерод (C), водород (H), кислород (O) и малко азот (N). Независимо от вида, абсолютно сухата дървесина съдържа средно 49,5% въглерод, 6,3% водород и 44,2% кислород (заедно с ̴ 0,12% азот). В допълнение към органичните вещества, в състава на дървесината в малки количества са включени редица минерални вещества. Включен в дървесен съставхимичните елементи образуват сложни органични вещества, част от които изграждат клетъчната мембрана: целулоза, лигнин, хемицелулози, а другата част се съдържа в клетъчните кухини: танини, багрила, смоли, етерични масла. Средно може да се предположи, че иглолистната дървесина съдържа 48 - 56% целулоза, 26 - 30% лигнин и 23 - 26% хемицелулоза. Твърдата дървесина съдържа малко по-малко целулоза и лигнин и повече хемицелулози. По този начин, основната химични елементидървесината са целулозата, нейните производни и лигнин.

Целулозата се състои от молекули с дълга верига. Има две теории за структурата на целулозата: мицеларната теория и теорията за аморфната структура. Мицелите са сноп от правилно подредени верижни молекули, успоредни една на друга и имат формата и свойствата на кристали. Мицелите са групирани в мицеларни редове, които се състоят от кристални зони (мицели), редуващи се с области от аморфно вещество между тях. Съвременната мицеларна теория предполага наличието в целулозата не само на кристални участъци, но и на аморфни. Теорията за аморфната структура на целулозата отхвърля наличието на мицели и предполага дезориентирано подреждане на вериги. Наскоро с помощта на електронен микроскоп изследванията на естествените влакна от рами показват, че в естествената целулоза от тази порода има геометрично подредени области с микрокристална структура.

Дървесните влакна са подредени в концентрични слоеве около оста на ствола, които се наричат ​​годишни слоеве, тъй като всеки слой расте през годината. Те са ясно видими под формата на поредица от пръстени върху напречните участъци на стволовете, особено на иглолистните дървета, като възрастта на дървото може да се определи от техния брой. Всеки годишен слой се състои от две части. Вътрешният, по-широк, по-лек слой е изграден от мека ранна дървесина, образувана през пролетта, когато дървото расте бързо. Клетките от ранна дървесина имат по-тънки стени и широки кухини. Външният, тесен, тъмен слой е изграден от по-твърда късна дървесина, която се развива през лятото. Клетките от късна дървесина имат по-дебели стени и тесни кухини. Плътността и здравината на дървесината зависят от относителното съдържание на късна дървесина в нея, което при бора например варира от 10 до 30%.

Средната част на стволовете на бор, кедър и лиственица има по-тъмен цвят, съдържа повече смола и се нарича сърцевина. Средната част на стволовете на смърч и ела съдържа по-малко вода и се състои от така наречената зряла дървесина. Освен тези основни части дървесината има хоризонтални сърцевини, мека сърцевина, смолни проходи, възли, а отвън е покрита с мека кора.

Качеството на дървения материал се определя главно от степента на хомогенност на структурата на дървесината, от която зависи нейната здравина.

Хетерогенността на структурата на дървесината се проявява в процеса на растеж на дърветата, съхранение на дървен материал в складове, сушене, обработка и по време на експлоатацията на конструкциите. Степента на хомогенност на дървесината се определя от размера и броя на участъците, където се нарушава хомогенността на структурата му и се намалява здравината. Такива зони се наричат пороци.Основните неприемливи дефекти на дървесината са гниене, дупки от червеи и пукнатини в зоните на стържене във фугите.

Най-честите и неизбежни дефекти на дървесината са възли - обрасли останки от някогашни клони на дърво. Основните влакна на дървесината на багажника, които преди това са образували възел, след това го заобикалят, отклонявайки се на това място от надлъжната си посока и образувайки така наречената къдрица. Възлите са разрешени, но строго ограничени пороци.

Наклонът на влакната (бивш наклонен) спрямо оста на елемента също е често срещан и ограничен дефект. Образува се в резултат на естественото спираловидно подреждане на влакната в багажника, както и при рязане на трупи в резултат на тяхното изпразване. Пукнатини, които се появяват при изсъхване на дървото, също са сред ограничено разрешените дефекти. Други недостатъци включват мека сърцевина, разхлабени възли и други по-рядко срещани нередности в еднородността на структурата на дървото.

Качеството на дървения материал се определя от класа (селективен, I, II, III и IV), установен в зависимост от вида, размера, местоположението и броя на дефектите. Въпреки това, такива обща класификацияне отчита напълно действителното въздействие на дефектите върху работата на елементи от дървени конструкции при различни видове напрегнато състояние. Следователно всички елементи на дървените конструкции са разделени на три категории за качество - I, II и III, всяка от които съдържа свои собствени ограничения за дефекти, посочени в табл. 3 и 4 SNiP.

Категория I включва най-критичните и стресиращи елементи на напрежение. Тяхната здравина зависи най-вече от дефектите на дървото. Това са отделни опънати пръти и дъски от опънати зони от залепени греди с височина на сечение над 50 см. При тях сумата от напречните размери на възлите в секцията не трябва да надвишава ширината или диаметъра на елемента, и наклонът на влакната трябва да бъде не повече от 7% в дървен материал и 10% в дървени трупи.

Категория II включва елементи за компресия и огъване. Тяхната якост е по-малко зависима от дефектите, тъй като по време на огъване и изкривяване максималните напрежения действат само в крайните зони на секциите. Това са отделни компресирани пръти, дъски от екстремни зони от слепени греди с височина по-малко от 50 cm, дъски с екстремна компресирана зона и опъната зона, разположени над дъски от категория I в залепени греди с височина над 50 cm, и дъски от крайни зони от други залепени компресирани, огънати и компресирано-огънати пръти. При тях сумата от напречните размери на възлите в напречното сечение не трябва да надвишава 1/3 от ширината на елемента или диаметъра, а наклонът на влакната трябва да бъде не повече от 10% в дървен материал и 15% в дневник.

Категория III включва дъски от по-малко напрегнати средно залепени компресирани, огънати и компресирано-огънати елементи, както и нискоотговорни елементи от подови настилки и летви, от които не зависи здравината на конструкцията като цяло. При тях сумата от напречните размери на възлите не трябва да надвишава 1/2 от ширината на секцията, а наклонът на влакната не трябва да надвишава 15%.

Височинните зони на залепените греди се приемат равни на най-малко 0,17 от височината на сечението и най-малко на височината на две дъски. Размерите на възлите на влакната са обобщени по дължина от 20 см. За повече подробности, ограниченията на дефектите по категория на елементите са посочени в споменатите таблици на стандартите.

Асортимент от дървен материал и дървен материал. Оригиналната дървесина е кръгло дърво- дневник. Изрязано дърво без клони се нарича камшик. В камшика се разграничават деловата и дървената част. Бизнес частта се изрязва на трупи („първият“ труп е най-добрият в своите свойства), от своя страна трупите се разделят на трупи (например трупи от шперплат, наричани още чурак). Дървените трупи с диаметър 6-13 см се наричат ​​стълбове, а по-малко от 6 см се наричат ​​стълбове. Максималната дължина на трупа според стандарта е 6,5 метра. В съвременното строителство кръглата дървесина не е загубила своето значение. Редица предприятия произвеждат индустриално произведени закръглени трупи за производство на нискоетажни сгради (фирми Marcon, Wolf, Honka) и тези къщи, въпреки по-високата си цена (от $700/m2), са много популярни.

В резултат на надлъжно рязане на трупи в дъскорезници се получава нарязан дървен материал: дъски, греди и пръти. В зависимост от предпочитаната ориентация на влакната се разграничават плочи с радиално или тангенциално рязане (първите се изкривяват по-малко, докато вторите имат по-красива повърхност).

При нарязания дървен материал се разграничават ръб, лице, ребро и чел. Кантираните материали се произвеждат с дължина до 6,5 м. Градацията на размерите по ширина е 25 мм (75, 100, 125, 150, ... 275), а ширината на дъската над 150 мм се счита за оскъдна и по-скъпа. Размери на дебелината: 16, 19, 22, 25, 32, 40, 44, 50 mm (GOST 24454-80). Посочените размери са номинални и са дадени за въздушно-суха дървесина с влажност W=20%.

За залепени дървени конструкции дървеният материал трябва да бъде сух (препоръчва се комбинация от атмосферно и камерно сушене със съдържание на влага W = 10-12%), както и фрезовано, като се вземат предвид изискванията за грапавост на повърхността (не по-нисък от клас 6 (500 микрона) съгласно GOST 7016) и като се вземат предвид допусканията за свиване и рендосване до правилната форма.

Дървен материал: а - кръгъл; б - нарязан; 1 - дневник; 2 - дупе; 3 - плоча; 4 - подварник; 5 - лице; 6 - ръб; 7 - дървен материал; 8 - Дъската е дебела; 9 - тънка дъска; 10 - бар

Дървесината, получена чрез строителство, се разделя на кръгълИ нарязан. Кръгла дървесина - трупи - са части дънерис гладко изрязани краища - краища, изчистени от клони. Стандартните им дължини са 4,0; 5,0; 5,5; 6,0 и 6,5 м. По-дълги трупи се изрязват само за електропреносни и комуникационни стълбове, както и по специални поръчки. Дървените трупи имат естествена пресечено-конична форма. Намаляването на дебелината им по дължината се нарича бягане. Средно бягането е 0,8 см на 1 м дължина на трупа.

Дебелината на трупа се определя от диаметъра на тънкия му горен край д. Средните трупи имат дебелина 14 - 24 см, а големите трупи - 26 см или повече с градация на размера 2 см. Дебелината на трупа в средата на дължината му L, като се вземе предвид оттичането, може да се определи от изразът д кп = д+0,4 л.

Дървените трупи с дебелина 13 см или по-малко се наричат ​​още подтоварник и се използват за временни строителни конструкции. Кръглата дървесина се използва главно при изграждането на дървени конструкции.

Дървен материал: 1 - дънер; 2 - плоча; 3 - пускани (намаляване на диаметъра) трупи; 4 - легло; 5-полуостричен дървен материал; 6 - фигуративна греда; 7 - бар; 8 - тънка дъска; 9 - дебела дъска

Нарязан дървен материал - нарязан дървен материал - се получава в резултат на надлъжно рязане на трупи върху дъскорезни рамки или циркуляри. Те имат правоъгълно или квадратно сечение. По-широките страни на дървения материал се наричат ​​слоеве, а тесните се наричат ​​ръбове.

Дървесината с изрязани по цялата дължина повърхности се нарича кантирана. Ако част от повърхността не е изрязана в резултат на движението на трупа, материалът се нарича кант. Ако две повърхности от дървен материал не бъдат отрязани по време на едно рязане на труп, това се нарича избледняване.

Дървесината има стандартни дължини от 1-6,5 м с градация на размерите на всеки 0,25 м. Те са разделени на дъски, пръти и греди. Плочите, препоръчвани за носещи конструкции, са с ширина 60-250 мм и дебелина 11-100 мм; пръти - ширина 100-175 мм, и дебелина 50-100 мм. Ширината на прътите не надвишава една и половина дебелина. Дебелината и ширината им са 125-250 мм. На практика дървен материал с ширина или дебелина над 150 mm в централните райони на страната е дефицитен, поради което се използва в ограничена степен. Дървените конструкции и строителните части обикновено се изработват от дървен материал.

Структурата на дървесината може да се види с невъоръжено око (макроструктура) и под микроскоп (микроструктура) на три участъка на ствола: напречен, надлъжен радиален и надлъжен тангенциален (фиг. 3.1).

Ядрото в напречното сечение (фиг. 3.2) изглежда като тъмно петно ​​с диаметър 1 ... 5 mm. Той участва в жизнената дейност на дървото само в млада възраст и служи за съхранение на хранителни вещества. При възрастно дърво сърцевината е мъртва формация, състояща се от мека и крехка тъкан. От него често започва гниене и образуване на пукнатини.

Кората се състои от външен корков слой (кора) и вътрешен слой - лико, през клетките на който има низходящ поток от хранителни вещества, произведени от листата. В личата често присъстват ликови влакна, от които се прави ликът.

На границата между дървото и лика има слой от живи клетки, наречен камбий. Чрез разделяне на клетките на камбия стволът и клоните се удебеляват. По време на деленето едната от получените клетки остава камбиална, докато другата отива към образуването на дърво или личко (в зависимост от това в коя посока е обърната). Делението на клетките към дървото се случва много по-често. Дейността на камбия спира през студения сезон и се възобновява през пролетта.

От външната страна на личето, под кората, има корков камбий, благодарение на дейността на който се образува външният слой.

кора слой. При някои видове (например корков дъб) отвън расте дебел слой корк, състоящ се от мъртви клетки. Дъбовият корк се използва за топлоизолационни и облицовъчни материали.

Дърво. Дървесината от видовете от умерения климатичен пояс в напречното сечение е представена от

Ориз. 3.1. Основни разфасовки на багажника

/ - ядрени лъчи; 2 - сърца -
на; 3 - ядро; 4 - беловина; 5 - година-
по-високи слоеве; 6 - личко; 7 -■ кора

Представлява поредица от редуващи се концентрични пръстени от светъл и тъмен цвят, наречени ранна и късна дървесина (според времето на образуването им). Всеки слой, състоящ се от ранна и късна дървесина, се образува за един вегетационен период и се нарича годишен слой. В началото на вегетационния период, в началото на пролетта и началото на лятото, дървото се нуждае от много влага и хранителни вещества, необходими за разлистването и залагането на плодовете. През този период клетките, пригодени за движение на влагата, се отлагат от камбиевия слой към дървесината: при иглолистните видове това са ширококухини тънкостенни трахеиди (фиг. 3.3), при видовете твърда дървесина - големи съдове (фиг. 3.4 , 3.5). През втората половина на вегетационния сезон, в края на лятото и есента, дървото трябва да укрепи ствола си, тъй като е заредено с издънки, листа и плодове. Следователно късната дървесина се образува в твърда дървесина - от масивни и издръжливи механични клетки (libriform); при иглолистни дървета - от дебелостенни трахеиди. По правило броят на годишните слоеве на среза при кореновата шийка съответства на възрастта на дървото.

При някои твърди дървесини (дъб, ясен), наречени пръстеновидни (виж фиг. 3.4), ранната дървесина се пробива от съдове, събрани в пръстени, поради което границата между годишните слоеве е ясно видима. При други твърди дървесини - дифузно съдови (бреза, бук), при които съдовете са равномерно разпределени по цялата ширина на годишния слой, почти няма разлики между ранна и късна дървесина и границата между слоевете е размита (виж фиг. 3.5).

Колкото повече късна дървесина се съдържа в породата, толкова по-тежка и по-здрава е тя. Скалите се делят на меки и твърди. Всички пръстено-съдови породи са твърди, но разпръснато-съдовите и иглолистните породи могат да бъдат както твърди, така и меки.

При някои видове дървесината е оцветена еднакво през целия участък, докато при други видове има тъмно оцветена сърцевина в средата, състояща се от мъртви клетки, импрегнирани със смоли и

танини (виж фиг. 3.2). Дървесината на сърцевината е по-плътна и по-малко влажна от дървесината на външната (светла) част, наречена беловина. Беловината е млада дървесина, през проводящите клетки на която има възходящ поток от сок. Беловината е по-слаба от сърцевината и има ниска устойчивост на гниене, но се огъва добре и ви позволява да получите огънати продукти.

Видовете със сърцевина включват: от иглолистни дървета - лиственица, бор, сибирски кедър, тис, хвойна; от широколистни

nykh - всички пръстеновидни (дъб, истински кестен, ясен, кадифе, бряст, бряст, брезова кора, бял скакал и др.) и някои разпръснати съдови (орех, чинар, ябълка, топола, върба, планинска пепел и др.). При някои видове цветът на централната част не се различава от цвета на беловината, но дървесината в центъра на ствола, подобно на сърцевината, има повишена плътност и твърдост и съдържа значително по-малко влага от беловината. Тази част от ствола се нарича зряла дървесина. Смърч, ела, бук, липа, полски клен и др.

360" align="center">

Ориз. 3.6. Анатомични елементи от твърда дървесина:

а - съдов сегмент: РР - проста пора; OP - гранично време; 6 - съдова
тайландска трахея; в - нишка от дървесен паренхим; g - клетка на веретеновидната парен-
химикали; д - фиброзна трахеида; д - либриформно влакно; g - сърдечни клетки -
винени лъчи

Обвивката на младите клетки е прозрачен тънък (едва достигащ 0,001 mm) филм, еластичен, разтеглив и лесно пропусклив за вода и водни разтвори. В момента на образуване обвивката се състои от пектинови вещества, които след кратко време се превръщат в целулоза. Целулозата има формулата (C6H|o05)n, където n е индексът на полимеризация, който е най-малко 3-104. Целулозната макромолекула има нишковидна форма. Изсечената дървесина се състои изцяло от клетъчни мембрани с мъртви протопласти. В растящото дърво сърцевината, узрялата дървесина и част от беловината се състоят от мъртви клетки.

В процеса на развитие на клетката (в зависимост от функциите, които изпълнява) нейната обвивка се променя значително по размер, структура и състав. Най-честата промяна в състава на клетъчните мембрани е тяхното вдървеняване и запушване.

Лигнификацията на клетъчната стена се състои в появата в нея на ново органично вещество - лигнин, което се различава от целулозата с по-високо съдържание на въглерод и по-ниско съдържание на кислород. Лигнинът придава здравина, твърдост и твърдост на клетъчната мембрана. Лигнификацията на черупката настъпва по време на живота на клетката в резултат на дейността на протопласта. Растежът на втвърдените клетки значително се забавя или напълно спира. Способността им да набъбват е намалена.

Запушването е характерно за клетъчните мембрани на кората, които изпълняват защитна функция. В този случай средният слой на черупката е импрегниран със специално органично вещество - суберин, състоящ се от мастни вещества и фелонова киселина. Суберин насърчава клетъчната некроза и прави мембраната практически непропусклива за вода и газове.

Клетъчната мембрана е продукт на жизнената активност на протоплазмата. Удебеляването на мембраните се получава в резултат на отлагането на нови слоеве целулоза отвътре, но в този случай в мембраната остават пори, които служат за комуникация между клетките.

Образуваните клетки имат много тънка първична мембрана 2 (фиг. 3.7) и вторична мембрана 3, която от своя страна е разделена на три слоя: тънък външен слой, непосредствено съседен на първичната мембрана; дебел среден слой; тънък вътрешен слой, покриващ клетъчната кухина. Между първичните мембрани на две съседни клетки се намира междуклетъчно вещество /, което държи клетките заедно. Междуклетъчният слой не съдържа целулоза, той се състои от протопектин и лигнин. Този слой се образува като разделителна стена по време на клетъчното делене.

Средният слой на вторичната обвивка е особено дебел и от своя страна има слоеста структура, в която има до 8 ... 10 слоя. В допълнение към наслояването в черупката,

Ориз. 3.7. Обвивка на дървена клетка:

/ - междуклетъчно вещество; 2 - първична обвивка; 3 - вторична обвивка;

4 - вътрешна кухина

се наблюдава окосменост, поради влакнестата структура. Основният структурен елемент на черупката е мицела, която представлява сноп от нишковидни целулозни молекули (40...60 дълги молекули в сноп).

Мицелите са групирани в мицеларни редове, в които мицелите не са напълно изолирани, тъй като част от молекулите на веригата преминават от една мицела в друга, свързвайки ги помежду си (фиг. 3.8). Следователно една нишковидна целулозна молекула може да участва в образуването на няколко последователни мицели.

Мицеларните редове съдържат приблизително 100 мицели всеки и са комбинирани във влакна с различен диаметър (200 ... 300 A), така наречените фибрили. Част от мицеларните редове се отклоняват от отделните фибрили и се съединяват със съседни фибрили, като по този начин образуват мрежова структура (виж фиг. 3.8).

Мицеларните редове и фибрилите са насочени по оста на влакното под ъгъл към нея (в спирала); в този случай ъгълът на наклон на мицелите и фибрилите в различните слоеве на черупката може да бъде различен.

Пори. Порите в стените на черупките са комбинация от две дупки, разположени коаксиално в стените на две съседни клетки. Порите са прости, ресни и полуресни (фиг. 3.9). Простата пора е дупка, покрита с много тънка невдървесена мембрана (част от първичната мембрана). Ограничената пора граничи с изпъкнала пръстеновидна "пола" отстрани на всяка от двете съседни клетки. Мембраната, разделяща оградената пора при иглолистните дървета, има удебеляване в центъра - тор, който затваря дупката в "полата", когато мембраната се отклони от средното положение. Граница и

Ориз. 3.8. Мицеларни редове

отворите на порите могат да имат заоблена или елипсовидна (дори процепна) форма. Понякога има полуограничени пори, които са оградени само от едната страна.

Тъкани. Всички видове клетки могат да бъдат разделени на две основни групи:

Паренхимни клетки, имащи приблизително еднакъв размер във всички посоки (от 0,01 до 0,1 mm), тънки мембрани и голяма вътрешна кухина;

Прозенхимни клетки, които имат удължена форма, наподобяваща влакно, удебелени мембрани в по-голяма или по-малка степен и малка вътрешна кухина (диаметър на прозенхимните клетки - 0,01 ... 0,05 mm, дължина - 0,5 ... 3,0 mm (понякога до 8 мм)). Паренхимните клетки служат за съхраняване на запас от хранителни вещества; прозенхимни клетки - за изтичане на сок и придаване на здравина на дървото. Набори от клетки с една и съща структура, имащи еднакви функции, образуват тъкани. В дървото се разграничават опорни (механични), проводими (съдови), съхранение и други тъкани.

Поддържащите (механични) тъкани от твърда дървесина, наречени libriform, се състоят от дълги (от 0,7 до 1,6 mm) дебелостенни клетки със заострени краища и дебели вдървесени

mi черупки (виж фиг. 3.6). Колкото повече либри влакна в скалата - формата, толкова по-тежка, по-твърда и по-здрава е тя.

Масата на иглолистната дървесина се състои от 90 ... 95% от същите влакнести клетки, наречени трахеиди. Ролята на механични клетки, които придават здравина на дървесината, играят късните дървесни трахеиди, които имат много дебела обвивка и малка вътрешна кухина.

Проводимите (съдови) тъкани се състоят от удължени тънкостенни клетки с широки кухини. Ролята на водопроводни елементи в иглолистните дървета играят трахеидите от ранна дървесина. Тези трахеиди са с тънки стени и имат голяма вътрешна кухина. Те комуникират помежду си чрез пори, концентрирани в краищата на трахеидите.

При твърдата дървесина водопроводната функция се изпълнява от съдове, които са образувани от клетки, разположени една над друга, и представляват дълги вертикални канали, напречните прегради в които или са изчезнали напълно, или имат редица проходни отвори. Диаметърът на съдовете при някои породи достига 0,5 мм, при други породи те са невидими с просто око. Дължината на съдовете е средно около 100 mm, а за дъб - 2 ... 3 m.

Тъканите за съхранение са разположени предимно в сърцевините и медуларните лъчи и се състоят от паренхимни клетки (виж фиг. 3.6). Тези тъкани са разхлабени и лесно гният.

При някои иглолистни видове паренхимните клетки могат да бъдат разпръснати и сред трахеидите (ела, хвойна), а при някои видове образуват смолни проходи, които представляват дълги междуклетъчни канали, пълни със смола (бор, сибирски кедър, лиственица, смърч). Пасажите от смола са вертикални и хоризонтални, минават покрай сърцевините лъчи и комуникират с вертикални канали.

В твърдата дървесина винаги има повече сърцевини лъчи по обем, отколкото в иглолистните дървета. Твърдата дървесина има паренхимни клетки извън основните лъчи, които заедно образуват така наречения дървесен или вертикален паренхим.

Дървесината отдавна се използва широко в строителството поради редица положителни свойства: висока якост с ниска плътност, ниска топлопроводимост; лекота на обработка; лекота на закрепване на отделни елементи; висока устойчивост на замръзване и устойчивост на много химикали. Дървото има и редица недостатъци, които намаляват неговите строителни свойства: хетерогенност на конструкцията; наличието на дефекти; хигроскопичност, водеща до промяна в размера на дървесината, изкривяване и напукване; склонни към гниене и пожар.

При добива и преработката на дървесината се образуват значителни отпадъци. В дъскорезниците 8-12% от дървесината се превръща в дървени стърготини. При производството на строителни части дървените стърготини и стърготини представляват до 40%. Много дървесина под формата на дървени стърготини и клони се губи по време на прибирането на стволовете. Всичко това показва важността на изхвърлянето на отпадъци.

Горски материали, получени само чрез механична обработка на стволове на дървета (дървени трупи, нарязан дървен материал). С това използване на дървесината се запазват всички положителни и отрицателни свойства, присъщи на нея.

В завода от дърво се изработват готови изделия и конструкции (сглобяеми къщи и части, лепени конструкции и др.). Свойствата на дървесината в този случай се използват по-рационално.

Синтетични материали от дърво, получени чрез дълбока обработка на дърво.

При дълбока преработка става възможно да се използва по-пълноценно дървесината чрез увеличаване на добива на суровини за производството на целулоза и материали на нейната основа, като се включват почти всички отпадъци, дори кората, в преработката. В съвременните дървообработващи предприятия коефициентът на използване на дървесните суровини достига 0,98. Използвайки дървесни отпадъци заедно с лепила, синтетични и минерални свързващи вещества, е възможно да се произвеждат материали и продукти, които не са по-лоши по свойства на дървото и дори го превъзхождат (плочи от дървесни влакна и дървесни частици, шперплат на основата на водоустойчиви лепила, дървобетон и др.) . В същото време е възможно да се постигнат значителни спестявания на дървен материал (например 1 m 3 дървесина замества 3 ... 4 m 3 дървен материал).

Разумна мярка за спестяване на дървесина е да се замени в строителството, където е уместно, с други ефективни материали (например полимерни) и да се увеличи нейната издръжливост.

Структурата и съставът на дървесината

Растящото дърво се състои от коренова система, ствол и корона. Стволът е от индустриално значение, тъй като от него се получава от 60 до 90% от дървесината.

Макроструктурата е структурата на ствола на дървото, видима с невъоръжено око или чрез микроструктура на лупа, видима под микроскоп. Обикновено се изследват три основни участъка на багажника: напречен (краен), радиален, минаващ през оста на багажника и тангенциален, минаващ по хордата по протежение на багажника.

Макроструктура на дървото

При разглеждане на участъци от ствола на дърво с невъоръжено око или през лупа могат да се разграничат следните основни части: сърцевина, кора, камбий и дърво.

Ядрото се състои от клетки с тънки стени, слабо свързани една с друга. Ядрото, заедно с дървесната тъкан от първата година от развитието на дървото, образува сърцевинна тръба. ОТсърцевината под формата на тъмна рохкава тъкан е обрасъл първоначален издънка на дърво. При иглолистните дървета тя се простира по дължината на багажника доста права, при твърдата дървесина е криволичеща. Това е най-малко ценната част от ствола, дървесината обикновено започва да гние от нея и в растящото дърво се образува кухина.

Около ядрото под формата на пръстени има годишни слоеве, според броя на които околоопределяне на възрастта на едно дърво. Всеки годишен слой е хетерогенен по цвят, ширина и плътност.

Всеки годишен слой е по-лек към ядрото, което се обяснява с условиеторастежни пъпки на дърветата. Ако разрежете ствола на дървото по дължина, можете да намерите така наречените сърцевини лъчи, проникващи в годишните слоеве. Основните лъчи са ясно видими в дървесината от дъб, бук, клен и чинар.

Моделът, получен върху повърхността на дървото в резултат на изрязване на влакната на годишните слоеве и сърцевините лъчи, се нарича текстура на дървото. Колкото по-богата е текстурата (колкото по-разнообразни са нюансите и структурата на влакната), толкова дървесината е по-ценна. Характеристикиструктурата на багажника (различна ширина на растежните пръстени, неравномерно оцветяване, лъчи на сърцевината) се взема предвид при нарязването му на дъски и пръти, при производството на мебели и за декоративни цели.

Абсолютно сухата дървесина съдържа средно до 49,5% въглерод, 44,08% кислород, 6,3% водород и 0,12% азот. Минералите образуват пепел при изгаряне. Въглеродът, водородът, кислородът и азотът образуват сложни органични съединения в дървесината. Основните са целулозата, или влакното, веществото, от което са изградени стените на дървесните клетки.Дървото съдържа още танини (танини) и багрила, смоли в течно и твърдо състояние и етерични масла.

Миризмата на дърво зависи от вида и количеството смоли, танини и етерични масла, съдържащи се в дървесината. Дървесината, съдържаща смола (иглолистни видове) или танини (дъб, орех), има най-силна миризма.

Фиг.2. Гнило ядро

Кората се състои от кожата или кората, корковата тъкан и лика. Кората или кората и корковата тъкан предпазват дървото от вредни влияния на околната среда и механични повреди. Ликът пренася хранителни вещества от короната към ствола и корените.

Под коровия слой на растящото дърво има тънък пръстеновиден слой от живи клетки - камбий. Ежегодно във вегетативнатапрез активния период камбият полага клетки от лика към кората и вътре в ствола, в много по-голям обем - дървесни клетки. Започва клетъчното делене на камбиалния слойаз пролетта и свършва през есента.

Следователно дървесината на ствола (част от ствола от основата до сърцевината) в напречно сечение се състои от множество концентрични така наречени растежни пръстени, разположени около сърцевината. Всеки растежен пръстен се състои от два слоя: ранна (пролетна) дървесина, образувана през пролетта или началото на лятото, и късна (лятна) дървесина, която се образува към края на лятото. Ранната дървесина е лека и се състои от големи, но тънкостенни клетки; късното дърво е по-тъмно на цвят, по-малко порьозно и има по-голяма здравина, тъй като се състои от малки кухини клетки с дебели стени.

В процеса на растеж на дърветата стените на дървесните клетки на вътрешната част на ствола, съседни на сърцевината, постепенно променят състава си и се импрегнират със смола при иглолистните видове и танините при широколистните видове. Движението на влагата в дървесината на тази част от ствола спира и тя става по-здрава, по-твърда и по-малко способна на гниене. Тази част от ствола, състояща се от мъртви клетки, при някои видове се нарича сърцевина, при други се нарича зряло дърво. Частта от по-младата дървесина на ствола по-близо до кората, в която все още има живи клетки, които осигуряват движението на хранителните вещества от корените към короната, се нарича беловина. Тази част от дървесината е с високо съдържание на влага, относително лесно гние, има ниска якост, има по-голямо свиване и склонност към изкривяване.

Видове, при които сърцевината се различава от беловината с по-тъмен цвят и по-малко влага, се наричат ​​здрави (бор, лиственица, дъб, кедър и др.). Видовете, при които централната част на ствола се различава от беловината само с по-ниска влажност, се наричат ​​зрели дървесни (смърч, ела, бук, липа и др.). Дървесните видове, при които е невъзможно да се забележи съществена разлика между централната и външната част на дървесината на ствола, се наричат ​​беловини (бреза, клен, елша, трепетлика и др.).

В дървесината от всички видове са разположени сърцевини лъчи, които служат за придвижване на влагата и хранителните вещества в напречна посока и създават запас от тези вещества за зимата. При иглолистните дървета те обикновено са много тесни и се виждат само под микроскоп.

Дървесината лесно се разцепва по сърцевините, но се напуква покрай тях, когато изсъхне.

Дървесна микроструктура

Изучавайки структурата на дървото под микроскоп, можете да видите, че неговата маса се състои от вретеновидни клетки, удължени по дължината на багажника. Определен брой клетки са удължени в хоризонтална посока, т.е. напречно на главните клетки (клетки на медуларните лъчи).

В твърдата дървесина има малки и големи съдове под формата на тубули, минаващи по дължината на багажника. В растящото дърво влагата се движи през съдовете от корените до короната. Според разпределението на кръвоносните съдове в напречно сечениетвърдите дървета са разделени на пръстенинесъдови (дъб, бряст, ясен и др.) и разпръснати съдови (бук, габър, елша, бреза, трепетлика и др.).

Иглолистните дървета нямат съдове, функциите им се изпълняват от удължени затворени клетки, наречени трахеиди. Повечето иглолистни дървета, главно в слоевете от късна дървесина, имат смолни канали – междуклетъчни пространства, запълнени със смола.

Големи кухи клетки, чиито стени са пробити с малки дупки, образуват дървесни съдове под формата на овални тръби, минаващи по дължината на багажника.

Трахеидите на пролетния слой, вретеновидни клетки, удължени по дължината на багажника, имат широка кухина и тънка стена. Клетъчните мембрани имат пори, през които клетките комуникират помежду си.

Тесни клетки, удължени по дължина със заострени краища и относително дебели черупки, образуват дървесни влакна, наречени lnbriform. Тези елементи са равномерно разпределени върху годишния слой, плътно свързани помежду си, което дава твърда дървесинанеобходими прточност

Има клетки за съхранение - дървесна и излъчваща тъкан - лъчев паренхим. Дървесният паренхим се състои от тънкостенни сферични или кубични клетки, разположени в дървесината във вертикални редове: те създават запас от хранителни вещества.

Клетъчната мембрана съдържа и други естествени полимери – лигнин и хемицелулоза, които се намират предимно между микрофибрили, както и малко количество неорганични вещества под формата на соли на алкалоземни метали.

Истинската плътност на дървесината на всички дървета варира леко, тъй като дървесината се състои главно от едно вещество - целулоза. Средната стойност на истинската плътност на дървесината може да се приеме равна на 1,54 g/cm 3 .

Плътността на материала е съотношението на неговата маса към обема. Плътността се измерва в килограми на кубичен метър. Плътността на дървесината до голяма степен зависи от съдържанието на влага. Следователно плътността на дървесината винаги се преизчислява, което води до стандартно съдържание на влага (15%). Определиплътност на дървесината чрез претегляне на проби със стандартни размери: 20x20x30 mm.

Маса 1. Средна плътност различни породидървесина, кг/м 3

Средна плътност на дървесината различни породии дори дървесината от един и същи вид варира в много широки граници, тъй като структурата и порьозността на растящото дърво зависят от почвата, климата и други природни условия. При повечето дървесни видове в абсолютно сухо състояние е по-малко от 1. g / cm 3. Порьозност на дървесинатаine варира в широки граници (от 30 до 80%)

Хигроскопичност и влажност . Дървесината, която има влакнеста структура и висока порьозност, има огромна вътрешна повърхност, която лесно абсорбира водните пари от въздуха (хигроскопичност). Влагата, която дървото придобива в резултат на продължително излагане на въздух с постоянна температура и влажност, се нарича равновесна. Постига се в момента, когато парното налягане над повърхността на дървесината е равно на парното налягане на околния въздух. Съществува връзка между равновесното съдържание на влага в дървесината и параметрите на околния въздух (относителна влажност и температура), която се изразява с диаграма.

Водата в дървесината може да бъде в три състояния - свободна, физически и химически свързана. Свободната или капилярна вода запълва кухините на клетките и съдовете и междуклетъчните пространства. Физически свързана или хигроскопична вода се намира в стените на дървените клетки и съдове под формата на най-тънките хидратирани черупки върху повърхността на най-малките елементи, които изграждат клетъчните стени.

Влага в дървесината , при което клетъчните стени са наситени с вода (пределното съдържание на хигроскопична влага), а кухините и междуклетъчните пространства са без вода (липса на капилярна вода), се нарича E,% границаостатък от хигроскопична влага. За дървесина от различни видове тя варира от 23 до 35% (средно 30%) от масата на суха дървесина.

Хигроскопичната вода, покриваща повърхността на най-малките елементи в клетъчните стени с водни черупки, ги увеличава и разтласква. В същото време обемът и масата на дървесината се увеличават, а здравината намалява. Свободната вода, натрупваща се в клетъчните кухини, не променя съществено разстоянието между дървените елементи и следователно не влияе на нейната здравина и обем, увеличавайки само масата, топлопроводимостта и топлинния капацитет.

Разликата в свиването на дървесината в тангенциална и радиална посока и неравномерното изсъхване се придружава от появата на вътрешни напрежения в дървото, което може да доведе до изкривяване и напукване. Страничните ръбове на дъските са склонни да се огъват към изпъкналостта на годишните слоеве, а дъските, изработени от дърво, разположени по-близо до повърхността на трупа, и широките дъски са най-податливи на изкривяване.

Устойчивост на агресивни медии: При продължително излагане на киселини и основи дървесината бавно се разрушава.В кисела среда дървесината започва да се разпада при pH<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.

В дървесината от всички видове има сърцевини лъчи, които служат за придвижване на влагата и хранителните вещества в напречна посока и създават запас от тези вещества за зимата. При иглолистните дървета те обикновено са много тесни и се виждат само под микроскоп.

Под микроскоп се вижда, че основата на структурата на дървесината е растителна клетка, състояща се от черупка и вътрешна кухина, в която има протоплазма с ядро ​​и пластиди. Протоплазмата е безцветно лигаво вещество, наподобяващо на външен вид яйчен белтък; се състои от органични и минерални вещества. Ядрото, кръгло или овално, заема централно място в клетките.

По химичен състав ядрото е подобно на протоплазмата, но се различава по съдържанието на фосфор. Сместа от веществото на ядрото е по-вискозна от тази на протоплазмата. Растежът на дървото се дължи на разделянето на ядрото, а след това и на клетката като цяло. Пластидите са по-плътни малки лещовидни или заоблени гранули.

По-голямата част от иглолистните дървета са трахеиди, които изпълняват механични и проводими функции. Разположени са в радиални редове и представляват издължени клетки с косо изрязани краища. При иглолистните видове, за разлика от твърдата дървесина, има и клетки от смола, които произвеждат и съхраняват смола, образувайки канали за смола. Химическият състав на дървесината. Дървесната маса се състои от органични и минерални вещества.

Клетъчната мембрана е прозрачен, еластичен и тънък (до 0,001 mm) филм. Състои се от целулоза и лигнин и има дупки - пори от различен тип, през които хранителните вещества проникват от една клетка в друга. Твърдите дървета имат по-сложна структура от иглолистните. Твърдата дървесина се състои от съдове, дървесни влакна, които изпълняват механични функции, паренхимни влакна и сърцевини лъчи.

Дърво,Дървесината е анизотропен влакнест строителен материал, получен от дървета.

Основната структурна единица на дървесината от всеки вид е влакното. Целулозата в началния етап на развитие има доста еластична и лесно пропусклива обвивка за вода и водни разтвори. С възрастта здравината на черупката се увеличава рязко, а пропускливостта намалява поради превръщането й във високомолекулни органични съединения: целулоза, хемицелулоза и лигнин. Има механични клетки (либрофомни влакна), водещи (съдове и трахеиди), съхранение (паренхимни).

образуване на дървесина

Дървесината е един от компонентите на съдовия влакнест сноп и обикновено се противопоставя на друг компонент на снопа, произлизащ от същия прокамбий или камбий - лика или флоема. По време на образуването на съдово-влакнести снопчета от прокамбий се наблюдават 2 случая: или всички прокамбиални клетки се превръщат в елементи от дърво и личко - получават се така наречените затворени снопове (по-високи спорови, едносемеделни и някои двусемеделни растения), или слой от активни остатъци на границата между дървесни и ликови тъкани - излизат камбий и отворени снопове (житни и голосеменни растения).

В първия случай количеството дървесина остава постоянно и растението не може да увеличи дебелината си, във втория, благодарение на активността на камбия, количеството дървесина се увеличава всяка година, а стъблото на растението постепенно се сгъстява. При украинските дървесни видове дървесината лежи по-близо до центъра (ос) на дървото, а ликът е по-близо до периферията. При някои други растения се наблюдава различно взаимно разположение на дървесината и лика.

Съставът на дървото включва вече мъртви клетъчни елементи с втвърдени, предимно дебели черупки; Личът, напротив, се състои от живи елементи, от жива протоплазма, клетъчен сок и тънка, неодървена обвивка. Въпреки че в лича има мъртви елементи, дебели стени и вдървесени, а в дървото, напротив, те са живи, но от това общото правило не се променя значително. И двете части на съдово-влакнестия сноп също се различават една от друга по своята физиологична функция: така нареченият суров сок се издига нагоре от почвата към листата по протежение на дървесината, тоест вода с разтворени в нея вещества, докато пластмасовият сок се спуска надолу надолу по дъното. Явленията на лигнификация на клетъчните мембрани се обуславят от импрегнирането на целулозната мембрана със специални вещества, обикновено комбинирани под общото наименование лигнин.

Наличието на лигнин и в същото време лигнификацията на черупката лесно се разпознава по някои свойства. Благодарение на дърветата черупките на растенията стават по-здрави, по-твърди и по-устойчиви; въпреки това, въпреки че са леко водопропускливи, те губят способността си да абсорбират вода и набъбват.

Има първична дървесина, образувана от прокамбиални клетки, и вторична дървесина, получена от дейността на камбия. На напречния разрез на ствола на дървета и храсти са ясно видими годишни пръстени, които се образуват в резултат на периодичната дейност на камбия през годината. При много дървета, особено в южните ширини, в дървесината, освен светлата външна част - беловината, има и вътрешна, тъмна част (дървесна сърцевина), в клетките на която има смоли, танини, масла, смоли, ароматни и оцветяващи вещества и др.

Чрез усилията на генното инженерство и селекционерите в технологията за ускорено отглеждане на дървесина за енергийни и суровини е постигнат значителен успех: средната продуктивност на бор в Бразилия към 2006 г. е 28,5 m3 на 1 ха годишно, евкалипт - 119 m3. За сравнение: интензивността на растежа на дървесината в руските гори варира от 1,5 m 3 на хектар годишно за иглолистни дървета и до 2,5-3,0 m 3 за твърда дървесина.

химичен състав

Съставът на дървесината включва редица сложни органични съединения. Пълният химичен анализ показва, че съдържа около 50% въглерод, 6% водород и 44% кислород. Клетъчната стена има мрежова структура от взаимосвързани верижни целулозни молекули, пълни с други въглеводороди (хемицелулози), както и лигнин и различни екстрактивни вещества. Циментиращата междуклетъчна субстанция са предимно калциеви и магнезиеви пектати, а смоли, гуми, мазнини, танини, пигменти и минерали се натрупват в клетъчните кухини, особено в твърдата дървесина. Съставът на дървесината включва 45-60% целулоза, 15-35% лигнин и 15-25% хемицелулоза. Количеството на чужди, екстрактивни вещества до голяма степен зависи от вида и не е еднакво в беловината и сърцевината. Минералното съдържание (съдържанието на пепел) в дървесината обикновено е значително по-малко от 1%.

Дървесината съдържа 5-25% екстрактивни вещества.

свойства на дървесината

За дървото тези свойства са основни и най-важни.

• Механични и технологични: якост, твърдост, деформируемост, специфичен вискозитет, експлоатационни характеристики, технологични характеристики, устойчивост на износване, способност за задържане на крепежни елементи, гъвкавост;
• Физически: външен вид (текстура, блясък, цвят), влажност (свиване, изкривяване, водопоглъщане, хигроскопичност, плътност), топлинна (топлопроводимост, топлинен капацитет), звук (акустичен импеданс, звукова проводимост), електрическа (диелектрични свойства, електрическа проводимост) , електрическа якост);
• Химични свойства.

Механични и технологични свойства

• Силата на дървесината е способността да устои на разрушаване под въздействието на механични натоварвания. Има якост на натиск и опън (според посоките на приложение на натоварването спрямо влакната - надлъжно и напречно) и статично огъване.
  • Издръжливост на опъндървесината по протежение на влакната е 2 ... 3 пъти по-голяма якост на натиск и 20 ... 30 пъти по-висока якост на опън през влакната. За отделни скали якостта на опън достига 100 ... 200 MPa. Специфичната якост на опън на дървесината по дължината на влакната е сравнима с тази на стоманата и фибростъклото. Въпреки това е трудно да се внедрят тези свойства на дървото в конструкции поради наличието на недостатъци (възли, пукнатини и др.), Които намаляват якостните му свойства. Якостта на опън на иглолистната дървесина зависи малко от влагата, за твърдата дървесина това влияние е значително.
  • Якост на натискдървесината се определя върху проби - призми със сечение 20 × 20 mm и дължина 30 mm по протежение и напречно на влакната. Якостта на натиск на дървесината по влакната е 4 ... 6 пъти по-голяма от якостта на дървесината през влакната.
  • Статична якост на огъванедървото надвишава якостта на натиск по протежение на влакната, но по-малко якост на опън и е 50 ... 100 MPa за различните видове. Високите стойности на статична якост на огъване позволяват широкото използване на дърво в конструкции за огъване (греди, греди, пръти, подови настилки и др.).
• Твърдостта на дървото е способността на дървото да устои на въвеждането на твърдо тяло в него. Твърдостта на дървото се измерва чрез натоварването, необходимо за притискане на метална топка с размер 0,444 инча (11,28 милиметра) в повърхността на пробата до дълбочина 5,64 mm (площ на отпечатъка от 1 cm²). Методът за оценка на твърдостта на дървесината се нарича метод на Янк. Според твърдостта по края дървесината се разделя на три групи: мека с твърдост 35 ... 50 MPa (бор, смърч, ела, елша) твърда - 50 ... 100 MPa (дъб, габър, ясен , клен, кестен, бреза) много твърд - над 100 MPa (чемшир, дрян).
• Устойчивост на износване на дървото - способността на дървото да устои на износване, т.е. постепенно разрушаване на повърхностните му зони по време на триене. Износването на страничните повърхности е по-голямо от това на крайните повърхности; Мокрото дърво се износва повече от сухото дърво.

физични свойства

Връзка с влагата

• Влажността се определя точно по същия начин като всеки друг материал - това е количеството вода на единица обем или маса. Влажността се изчислява, както следва: масата на проба от мокър материал се измерва, след това измерената проба се изсушава в сушилня при температура 100-105 ° C, след което сухият материал се претегля отново. Разликата между масата на мокрия и сухия материал определя количеството вода, съдържаща се в пробата. За да се изчисли масата на влагата, е необходимо да се използва проста математическа формула: теглото на пробата преди сушене минус теглото на пробата след изсушаване, разделете резултата от разликата на теглото на пробата след изсушаване и умножете със 100 процента. Резултатът е процентът на влага (маса) на дървесината.
• Хигроскопичността на дървесината е свойството на материала да абсорбира влагата от околната среда. Това свойство зависи от съдържанието на влага в дървесината. Сухата дървесина е по-хигроскопична от влагата. За да се намали хигроскопичността, материалът се покрива с маслени бои, емайли или различни лакове. Хигроскопичността директно зависи от друго свойство на дървото - порьозността. Подуването на дървото се проявява, когато материалите се намират при висока влажност за дълго време.
• Порьозността на дървесината е съотношението на обема на порите към общия обем на дървесината. За дървесина от различни видове порьозността има различна стойност, но средно нейната разходна стойност е 30-80%.
• Свиването е промяна в размера поради загубата на влага в дървесината в резултат на изсушаване. Свиването се случва естествено. Пряка последица от свиването е образуването на пукнатини.
• Изкривяването възниква в резултат на неравномерно изсъхване на дървесината. Сушенето на дървесината става по-бързо в слоеве, по-отдалечени от сърцевината, следователно, ако сушенето е извършено в нарушение на технологията, формата на дървесината се променя - тя се изкривява. Изкривяването под действието на свиване е различно в различни посоки. По дължината на влакната той е незначителен и е приблизително 0,1%. Промените в размерите на влакната са по-значителни и могат да представляват 5-8% от оригинала. Освен това изкривяването често е придружено от появата на пукнатини в дървото, което значително влияе върху качеството на крайния продукт. Изкривяването и напукването могат да бъдат избегнати при спазване на технологията на сушене и чрез използване на определени технологии при приготвянето на продуктите. Така например се правят надлъжни релефни разфасовки в трупи по цялата дължина на материала, които облекчават вътрешните напрежения, които се образуват по време на свиване.
• Напукването е резултат от неравномерно изсъхване на външния и вътрешния слой на дървото. Процесът на изпаряване на влагата продължава, докато съдържанието на влага в дървесината достигне определена граница (равновесие), която зависи пряко от температурата и влажността на околния въздух.

топлинни характеристики

• Топлопроводимост.За разлика от други строителни материали, дървото е лош проводник на топлина. Това ви позволява да го използвате за топлоизолация на помещения. Топлопроводимостта на сухата брезова и борова дървесина по влакната е съответно 0,128 и 0,349 W/(m K).
• Специфична топлинаприблизително еднакво за всички дървесни видове - за суха дървесина 1,7 ... 1,9 kJ / (kg K) при 0 ... 100 ° C.

Електрически свойства на дървото

Електрическите свойства на дървесината се определят от три показателя:

• Електрическа проводимост (проводимост)- реципрочната стойност на съпротивлението зависи от влажността, дървесните видове, температурата и посоката на протичане на тока. Съпротивлението трябва да се има предвид при добив на дървесина за комуникационни стълбове и електропроводи, при нанасяне на бояджийски и лакови покрития в електрическо поле и при измерване на съдържанието на влага в дървесината. Електрическата проводимост на сухото дърво е незначителна, така че може да се използва като изолационен материал. Електрическото съпротивление на дървото по дължината на влакната е няколко пъти по-малко, отколкото през влакната. Повишаването на температурата на дървото води до намаляване на неговата устойчивост почти 2 пъти.
• електрическа якост -индикатор, който се характеризира със съотношението на електрическото напрежение, при което настъпва разрушаването на материала, към дебелината на материала. Електрическата якост трябва да се вземе предвид при оценката на електроизолационните свойства на дървото.
• Диелектрични (изолационни) свойства.Такива свойства на дървото са от практическо значение при изчисляване на процесите на нагряване на материала в областта на високочестотни токове по време на сушене, лепене и огъване на дърво. Те се измерват с два показателя:
  • диелектрична константа - съотношението на капацитета на кондензатор с уплътнение от дърво към капацитета на същия кондензатор с въздушна междина.
  • тангенс на диелектрични загуби - ъгълът между два вектора на тока, единият от които води вектора на напрежението под ъгъл от 90 °, ако няма загуби, вторият води вектора на напрежението под ъгъл по-малък от 90 ° поради диелектрични загуби в дърво.

други имоти

• Звукопредаването е способността на материала да провежда звукови вълни. Ако в случай на топлопроводимост дървото е най-добрият материал, то в случай на предаване на звука дървото губи пред други строителни материали. В тази връзка при изграждането на стени и дървени подове е необходимо да се използват допълнителни материали (заспиване), които намаляват звукопропускливостта.
• Цветът е вид индикатор, показващ качеството, възрастта и състоянието на дървесината. Висококачествената и здрава дървесина има равномерен цвят без петна и други включвания. Ако в дървесината има включвания и петна, това е доказателство за нейното разпадане. Цветът на дървесината може да се промени под влияние на атмосферните условия.
• Миризмата зависи от съдържанието на смоли и танини в дървесината. Прясно отсеченото дърво има силна миризма и когато дървото изсъхне и влагата и основните смоли се изпарят, миризмата отслабва.
• Текстурата е моделът, който се получава при пръскане на дърво. Режещата равнина пресича годишните пръстени и слоевете дървесина, образувани по различно време, което води до характерен модел от годишни линии, които отличават дървото от други материали.
• Индикатори за маса на дървесината. Правете разлика между плътността и обемната маса на дървесината. Плътността е масата на единица обем дървесина, с изключение на кухините и влагата. Тази маса не зависи от вида на дървесината и е 1,54 g / cm³. Обемното тегло е масата на единица обем дървесина в естественото му състояние, като се вземат предвид влагата и кухините.
• Провисването е неуспоредно подреждане на дървесни влакна по надлъжната ос на труп, греда или дъска. Случва се естествено и изкуствено, поради неправилно пръскане. Наклоненият слой също значително намалява якостта на опън на дървото и в резултат на това огъването, тоест не е желателно да се използват такива дъски или греди като греди, греди, пуфове. Освен унищожаването (или правилното пръскане), няма друг начин за борба. Като пример за кривина може да се посочи дървото на карелската бреза.

Химични свойства

Основните органични вещества, които изграждат дървесината са целулоза, лигнин и хемицелулоза.

целулоза -естествен полимер, полизахарид с дълговерижна молекула. Формула на целулоза (C 6 H 10 O 5) н,където н- степен на полимеризация равна на 6000-14000. Това е много стабилно вещество, неразтворимо във вода и обикновени органични разтворители (алкохол, етер и др.), бяло. Снопове от целулозни макромолекули под формата на тънки влакна се наричат ​​микрофибрили. Те образуват целулозната рамка на клетъчната стена. Микрофибрилите обикновено са ориентирани по дългата ос на клетката, между тях има лигнин, хемоцелулоза, а също и вода.

лигнин— полимер с ароматна природа (полифенол) със сложна структура; съдържа повече въглерод и по-малко кислород от целулозата. Именно с това вещество е свързан процесът на лигнификация на младата клетъчна стена. Лигнинът е химически нестабилен, лесно се окислява, взаимодейства с хлор, разтваря се при нагряване в ливади, водни разтвори на сярна киселина и нейните киселинни соли.

Хемицелулози- група полизахариди, която включва пентозани (C 5 H 8 O 4) ни хексозани (C 6 H 10 O 5) н.Формулата на хексозана на пръв поглед е идентична с формулата на целулозата. Степента на полимеризация при всички хемицелулози обаче е много по-малка и възлиза на 60-200. Това показва по-къси вериги от молекули и по-ниска стабилност на тези вещества в сравнение с целулозата.

дефекти на дървото

Дефектите на дървото са недостатъците на отделните му секции, които намаляват качеството и ограничават възможностите за използване. Дефектите на дървото могат да бъдат свързани с отклонения от нормалната му структура, повреди и заболявания. Те се разделят на следните групи: пукнатини, възли, повреди от насекоми, гъбички, гниене, дефекти във формата на ствола, дефекти в структурата на дървесината, рани, необичайни отлагания вътре в дървото, химически петна. Влиянието на несъвършенствата върху пригодността на дървесината за строителни нужди зависи от тяхното местоположение, вид, размер на повредата, както и от предназначението на дървесината. Класът на дървесината се определя, като се вземат предвид съществуващите недостатъци. Произходът им може да е различен. Някои от тях се образуват в периода на растеж на дърветата, други - по време на съхранение и експлоатация.

По време на експлоатацията на дървените конструкции влагата причинява най-голяма вреда. За да се удължи живота на дървесината, тя се импрегнира няколко пъти с една от смесите:

• 10 части натурално олио, 1 парафин и 1 терпентин;
• 10 части естествено изсушаващо масло и 1,5 части восък;
• естествено изсушаващо масло и керосин в съотношение 1:1.

класификация на дървесината

Механичните свойства на всички скали по протежение на и напречно на влакната са различни.

по твърдост

Твърдите дървета включват махагон, тик, абанос, палисандрово дърво, дъб, бряст, евкалипт и бук. Всички освен евкалипт растат много бавно и затова световните резерви са почти изчерпани. Меките дървета включват иглолистна дървесина (бор, смърч, лиственица). Те растат бързо и са лесни за работа, но се считат за нискокачествен дървен материал. Бялото дърво включва бреза, ясен, клен и топола. Всички тези дървета растат бързо, дървесината им се използва за фурнир и се счита за по-евтина.

по стойност

Стойността на различните видове дървесина се определя от тяхната здравина, издръжливост и оригиналност на модела. Някои породи, които се използват за производството на скъпи мебели, паркет, врати, интериорни предмети, се считат за елитни, като се има предвид първоначално високата цена и количеството усилия и пари, изразходвани за тяхната обработка. В Украйна най-често се срещат следните видове: дъб, череша, бук, круша, орех, клен.

Според степента на насищане с влага

Според степента на влага се разграничават следните видове дървесина:

• мокър, дълго време е бил във вода (повече от 100%);
• прясно нарязани (50 ... 100%);
• въздушно сух, държан на въздуха дълго време (15 ... 20%);
• сухо помещение (8 ... 12%);
• абсолютно суха (0%).

За условната стандартна влажност се взема съдържанието на влага в дървесината, то е 12%.

Подобни видеа