Материал для работы свойства древесины. Механические свойства древесины

Общие понятия

Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). По характеру действия сил различают нагрузки статические, динамические, вибрационные и долговременные. Статическими называют нагрузки, возрастающие медленно и плавно. Динамические, или ударные, нагрузки действуют на тело мгновенно и в полную силу. Вибрационными называют нагрузки, у которых меняются и величина, и направление. Долговременные нагрузки действуют в течение продолжительного времени.

Под воздействием внешних сил в древесине нарушается связь между отдельными ее частицами и нарушается форма. Из-за сопротивления древесины внешним нагрузкам в древесине возникают внутренние силы; если эти силы отнести к единице площади сечения (1 см2), то получим напряжение. Напряжение измеряется в килограммах на квадратный сантиметр (кгс/см2).

Деформацией называется изменение формы и размеров древесины под действием внешних сил. Деформации, исчезающие после прекращения действия силы, называют упругими, а сохраняющиеся после снятия нагрузки - остаточными.

К механическим свойствам древесины относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость.

Прочность древесины

Прочностью называется способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузки. Прочность древесины зависит от направления действия нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков.

Существенное влияние на прочность древесины оказывает только связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. При увеличении количества связанной влаги прочность древесины уменьшается (особенно при влажности 20...25%). Дальнейшее повышение влажности за предел гигроскопичности (30%) не оказывает влияния на показатели прочности древесины. Показатели пределов прочности можно сравнивать только при одинаковой влажности древесины.

Кроме влажности на показатели механических свойств древесины оказывает влияние и продолжительность действия нагрузок.

Различают основные виды действий сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.

Предел прочности на растяжение. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон для всех пород составляет 1300 кгс/см2. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.

Прочность древесины при растяжении поперек волокон очень мала и в среднем составляет 1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон, то есть 65 кгс/см2. Поэтому древесина почти не применяется в деталях, работающих на растяжение поперек волокон. Прочность древесины на растяжение поперек волокон имеет значение при разработке режимов резания и режимов сушки древесины.

Предел прочности при сжатии. Различают сжатие вдоль и поперек волокон. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Разрушение при сжатии начинается с продольного изгиба отдельных волокон, которое во влажных образцах из мягких и вязких пород проявляется как смятие торцов и выпучивание боков, а в сухих образцах и в твердой древесине вызывает сдвиг одной части образца относительно другой.

Средняя величина предела прочности при сжатии вдоль волокон для всех пород составляет 500 кгс/см2.

Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон примерно в 8 раз. При сжатии поперек волокон не всегда можно точно установить момент разрушения древесины и определить величину разрушающего груза.

Древесину испытывают на сжатие поперек волокон в радиальном и тангентальном направлениях. У лиственных пород с широкими сердцевинными лучами (дуб, бук, граб) прочность при радиальном сжатии выше в полтора раза, чем при тангентальном; у хвойных - наоборот, прочность выше при тангентальном сжатии.

Предел прочности при статическом изгибе. При изгибе, особенно при сосредоточенных нагрузках, верхние слои древесины испытывают напряжение сжатия, а нижние - растяжения вдоль волокон. Примерно посередине высоты элемента проходит плоскость, в которой нет ни напряжения сжатия, ни напряжения растяжения. Эту плоскость называют нейтральной; в ней возникают максимальные касательные напряжения. Предел прочности при сжатии меньше, чем при растяжении, поэтому разрушение начинается в сжатой зоне. Видимое разрушение начинается в растянутой зоне и выражается в разрыве крайних волокон.

Предел прочности древесины зависит от породы и влажности. В среднем для всех пород прочности при изгибе составляет 1000 кгс/см2, то есть в 2 раза больше предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Прочность древесины при сдвиге. Внешние силы, вызывающие перемещение одной части детали по отношению к другой, называют сдвигом. Различают три случая сдвига: скалывание вдоль волокон, поперек волокон и перерезание.

Прочность при скалывании вдоль волокон составляет 1/5 часть от прочности при сжатии вдоль волокон. У лиственных пород, имеющих широкие сердцевинные лучи (бук, дуб, граб), прочность на скалывание по тангентальной плоскости на 10...30% выше, чем по радиальной.

Предел прочности при скалывании поперек волокон примерно в два раза меньше предела прочности при скалывании вдоль волокон. Прочность древесины при перерезании поперек волокон в четыре раза выше прочности при скалывании вдоль волокон.

Твердость, деформативность и ударная вязкость древесины

Твердость. Твердостью называется способность древесины сопротивляться проникновению в нее твердых тел.

Твердость торцовой поверхности выше тангентальной и радиальной на 30% у лиственных пород и на 40% - у хвойных. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины. При изменении влажности древесины на 1% торцовая твердость изменяется на 3%, а тангентальная и радиальная - на 2%.

По степени твердости все древесные породы при 12%-ной влажности можно разделить на три группы:

мягкие (торцовая твердость 385 кгс/см2 и менее) - сосна, ель, кедр, пихта, тополь, липа, осина, ольха;

твердые (торцовая твердость от 386 до 825 кгс/см2) - дуб, лиственница сибирская, береза, бук, вяз, ильм, карагач, клен, яблоня, ясень;

очень твердые (торцовая твердость более 825 кгс/см2) - акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит.

Твердость древесины имеет существенное значение при обработке ее режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию при устройстве полов, лестниц, перил.

Деформативность. Деформативностью называют способность древесины изменять свои размеры и форму при воздействии усилий. Показателями деформативности служат модули упругости, коэффициенты поперечной деформации, модули сдвига древесины. В условиях непродолжительного воздействия нагрузок древесина ведет тебя как упругое тело. Способность древесины деформироваться характеризует ее жесткость.

При определении модуля упругости необходимо измерять напряжение и деформацию (удлинение и укорочение).

Величины модулей упругости при сжатии, растяжении вдоль волокон, а также при изгибе с нагружением в двух точках практически не различаются. Для древесины разных пород модуль упругости колеблется в пределах - 100...150 тыс. кгс/см2. Модуль упругости при растяжении и сжатии поперек волокон значительно меньше модулей при сжатии и растяжении вдоль волокон: для лиственных пород в 20 раз, а для хвойных - в 25 раз.

Ударная вязкость. Ударная вязкость, характеризующая способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения, определяется при испытаниях на изгиб. Чем больше величина работы, потребной для излома образца древесины, тем выше его вязкость. Если древесина хрупкая, то для разрушения образца необходимо затратить меньшую величину работы.

Свойства древесины оказывать сопротивление действующим на нее внешним механическим силам (нагрузкам) называют механическими. В зависимости от характера действий и направления нагрузки вызывают в древесине различные напряжения. В соответствии с этим различают прочность древесины на растяжение, сжатие, изгиб (излом), скалывание, срез, кручение, раскалывание. К механическим свойствам древесины также относятся упругость, пластичность, хрупкость, вязкость, твердость, износостойкость и способность удерживать крепеж - гвозди, нагели и шурупы.

Древесина имеет неоднородное строение, поэтому механические свойства ее в разных направлениях неодинаковы. Принято определять сопротивление древесины силам, действующим вдоль волокон (в торец), а также поперек - в радиальном и тангентальном направлениях.

При постепенном нарастании внешней механической силы разрушение древесины наступает не сразу. Материал в значительной мере противодействует разрушающему действию нагрузки, изменяя форму или размеры (изгибается, удлиняется, сжимается). Это изменение под действием нагрузок называется деформацией. Деформация, исчезающая с прекращением действия силы, называется упругой. Если с прекращением действия силы форма или размеры древесины не восстанавливаются, то деформация называется остаточной. При определенной величине нагрузки упругая деформация переходит в остаточную. Момент такого перехода называют пределом упругости.

Прочность

Сила, вызвавшая разрушение, называется разрушающей. Наибольшее сопротивление, граничащее с моментом разрушения материала, называют пределом его прочности и измеряют в килограммах на 1 см2 разрушаемого сечения.

Наиболее часто наблюдается работа древесины на сжатие. Сваи, колонны, всякого рода стойки и опоры, ножки мебели работают именно так. Различают сжатие продольное и поперечное в радиальном и тангентальном направлениях (рис. 4).

До разрушения образец сжимается (уменьшается в размере) по линии действия нагрузки. Этот процесс называют усадкой или смятием. Особенно сильно смятие наблюдается при сжатии поперек волокон.

Пределы прочности древесины различных пород указаны в табл. 1. Предел прочности древесины при сжатии поперек волокон в 5-10, а при растяжении - в 10-20 раз меньше, чем вдоль них.

На изгиб древесина работает в балках, стропилах, деталях эстакад, мостов, мебели. В практике наблюдаются два типичных случая работы древесины на изгиб (рис. 5):
а) изгибаемая деталь обоими концами опирается на твердые опоры;
б) изгибаемая деталь закреплена только одним концом, а на второй действует нагрузка.

В любом случае изгибаемая деталь одновременно испытывает растяжение и сжатие разных ее частей вдоль волокон. В первом случае верхняя часть сжимается, нижняя растягивается, во втором - наоборот. В первом случае опасное сечение детали будет посредине ее длины, во втором - у места крепления. Внутренний слой древесины на границе растяжения и сжатия не испытывает ни сжатия, ни растяжения. Этот слой называется нейтральным, и в нем наблюдается напряжение на скалывание.

Сопротивление древесины изгибу и сжатию складывается из сопротивления растяжению и сопротивления сжатию. Предел прочности древесины при изгибе меньше предела прочности при растяжении и больше предела прочности при сжатии вдоль волокон.

Скалыванием называется сдвиг части древесины вдоль волокон, поперек волокон в радиальной или тангентальной плоскостях и поперек волокон перпендикулярно их направлению. Сдвиг поперек волокон перпендикулярно их направлению называется перерезанием или срезом. Сопротивление древесины на срез больше сопротивления на скалывание вдоль и поперек волокон в несколько раз, так как при скалывании преодолевается только сцепление клеток, а разрушения их стенок не происходит.

Сопротивление древесины кручению наблюдается при работе валов, осей и в других случаях, когда внешняя механическая сила стремится спирально скручивать волокна древесины. При кручении древесина обладает сравнительно небольшим пределом прочности. Лучше всего при кручении работает береза.

Основными факторами, влияющими на показатели предела прочности древесины, являются ее влажность, объемный вес и наличие пороков. Увеличение влажности, как правило, понижает предел прочности древесины. Тяжелая древесина прочнее легкой (при прочих равных условиях). Считается, что предел прочности древесины пропорционален ее объемному весу. Наибольшим пределом прочности обладает древесина комлевая, у нее и наибольший объемный вес. От комля к вершине предел прочности древесины снижается на продольное сжатие (примерно на 8 % через каждые 6 м длины ствола).

Древесина заболони лиственных пород по прочности ниже ядровой. У древесины хвойных пород такое различие несущественно. Кроме того, более прочной является древесина деревьев зрелого возраста и деревьев, выросших на благоприятных для них почвах.

Упругость и пластичность

Упругостью называется способность материала восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия нагрузки. Древесина является довольно упругим материалом. Поэтому подкладки под наковальни ручных и механических молотов, ручки к инструментам ударного действия, ружейные ложа делают из дерева.

Упругость зависит от влажности, объемного веса, прямослойности древесины, от количества и размеров сердцевинных лучей в ней, а также от возраста дерева. Повышение влажности упругость снижает. Большей упругостью обладает древесина тяжелая и плотная по сравнению с легкой; прямослойная - по сравнению со свилеватой; зрелая - с молодой; ядровая - с заболонной. Значительная упругость древесины хвойных пород при сравнительно небольшом ее объемном весе объясняется прямослойностью ее строения, так как очень мелкие, в большинстве своем однорядные сердцевинные лучи не вызывают значительного искривления волокон.

Пластичность - свойство материала изменять форму под действием нагрузки без разрушения и сохраняться в измененном состоянии после прекращения действия сил. Оно зависит от тех же условий, что и упругость, но действие их на пластичность обратное. Условия, понижающие упругость, увеличивают пластичность, и наоборот. Особенно сильно повышает пластичность увлажнение и нагревание древесины паром (пропарка) или горячей водой (проварка).

Высокой пластичностью отличаются бук, вяз, дуб, ясень. Пластичность древесины хвойных пород, отличающихся прямослойностью строения, незначительна.

Хрупкость, вязкость и раскалываемость

Хрупкость - свойство материала разрушаться под действием механических сил внезапно, без значительного изменения формы. Совершенно хрупкой древесины нет. Это объясняется ее волок¬нистым строением. Наиболее хрупкой является древесина ольхи.

Вязкость - свойство, обратное хрупкости. Чем больше остаточные деформации древесины под действием механических сил, тем вязкость ее выше.

Показателем вязкости и хрупкости древесины является сопротивление ее ударному изгибу. Древесина лиственных пород, как правило, оказывает сопротивление ударному изгибу в 1,5-3 раза больше, чем древесина хвойных пород.

Раскалываемость - это способность древесины расщепляться вдоль волокон под действием клина. Упругость древесины улучшает ее раскалываемость, а вязкость снижает.

При повышенной влажности древесина раскалывается легче. Однако при очень высокой влажности древесина мягких пород в результате снижения ее упругости раскалывается плохо. Легко раскалывается мерзлая древесина.

Упругая с мелкими сердцевинными лучами древесина хвойных пород (особенно ель и пихта) легко раскалывается в радиальном и тангентальном направлениях. Сильно развитые сердцевинные лучи облегчают радиальное раскалывание, но затрудняют тангентальное. Легко раскалываются также бук, каштан, осина, липа, а в радиальном направлении - дуб.

Твердость и износостойкость

Твердостью называется свойство материала оказывать сопротивление проникновению твердых тел. Твердость торцевой поверхности ствола больше, чем твердость радиального и тангентального разрезов. Так, у лиственных пород эта разница в среднем составляет 30 %, а у хвойных - 40 %. Твердость древесины прямо пропорциональна ее объемному весу, но значительно снижается при увлажнении.

На практике все породы подразделяются на твердые и мягкие. К твердым относятся дуб, граб, ясень, клен, каштан, ильм, вяз, орех, груша, береза, лиственница; к мягким - сосна, ель, пихта, ольха, липа, тополь, ива (табл. 2). Отдельно выделяют группу сверхтвердых пород: самшит, фисташка. Твердость торцевой поверхности твердых пород составляет 40 МПа и более.

Износостойкость - это способность материала противостоять износу, то есть изменению его поверхности в процессе эксплуатации от истирания, смятия, выкрашивания и т. п. Износостойкость древесины довольно высокая и находится в прямой зависимости от ее твердости и объемного веса.

Способность удерживать металлические крепления

Свойство древесины удерживать в себе гвозди, нагели, шурупы и другие металлические крепления объясняется ее упругостью. Вбиваемый в древесину гвоздь раздвигает волокна, которые вследствие своей упругости давят на поверхность гвоздя и тем самым оказывают сопротивление его выдергиванию. Это сопротивление зависит от объемного веса, влажности и строения древесины, а также от направления вбиваемого гвоздя по отношению к волокнам. Оно определяется силой в килограммах, необходимой для извлечения забитого гвоздя. Сила удерживания креплений зависит от площади соприкосновения древесины с их поверхностью. Гвозди с квадратным или многогранным поперечным сечением, имеющие большую поверхность, нежели гвозди круглого сечения, держатся в древесине прочнее.

Гвозди любой формы можно вколачивать только в мягкую древесину. В твердой древесине для них предварительно высверливают гнезда диаметром 0,7-0,8 толщины гвоздя и глубиной не менее половины его длины. В противном случае или материал расколется, или гвоздь согнется. Зато в твердой древесине гвоздь держится прочнее, чем в мягкой.

Во влажную древесину вбить гвоздь легче, чем в сухую, так как упругость влажной древесины понижена. Но изогнутость волокон после ее высыхания остается, поэтому давление на гвоздь становится крайне незначительным и гвоздь держится слабо.

В прямослойной древесине, более упругой, чем свилеватая, гвозди держатся прочнее, но прямослойная древесина легче раскалывается.

Гвозди, вколоченные в торец древесины, держатся на 25-30 % слабее, чем вколоченные в боковую поверхность. Это объясняется тем, что в перерезанном конце волокна имеют пониженную упругость. Гвозди, вбитые в боковую поверхность в радиальном и тангентальном направлениях, держатся в древесине почти одинаково.

§ 2. Физические и механические свойства древесины

Древесина, применяемая в мебельном производстве, должна быть здоровой и не иметь пороков, снижающих ее прочность. Она должна легко поддаваться обработке, не изменять приданную ей форму, сопротивляться внешним усилиям и противостоять отрицательному действию воздуха и воды. Эти качества составляют технические свойства древесины, которые нужно учитывать при ее использовании. Требования к лесоматериалам и условия их использования устанавливаются Государственными стандартами (ГОСТ). Технические свойства древесины разделяют на физические и механические.

Физические свойства древесины . Это свойства, которые не приводят к изменению химического состава и цельности материала. К ним относятся цвет, блеск, текстура, запах, влажность, разбухание, усушка, масса, гигроскопичность, теплопроводность, звукопроводность и электропроводность.

Цвет . Целлюлоза, являясь основным веществом, из которого построена древесина, не окрашена. Цвет древесины прежде всего зависит от породы и климата. В умеренном поясе древесина обычно окрашена бледно, в тропическом поясе она имеет яркую окраску. Многие древесные породы (береза, липа, осина, ель) имеют почти белый цвет с легкими оттенками. Дуб и ясень имеют бурый тон, бук - красновато-белый, грецкий орех - коричневый.

Большая часть древесных пород после валки темнеет. Это объясняется действием на древесину кислорода воздуха. Так, светло-розовая древесина ольхи вскоре после валки становится желтовато-красной вследствие окисления дубильных веществ. Древесина дуба, пробывшего много лет под водой, становится серой и даже черной в результате соединения дубильных веществ с солями железа. Цвет молодой древесины светлее цвета старой.

Для улучшения цвета, а также придания древесине другой окраски ее подвергают различной обработке. Древесину бука пропаривают, что обеспечивает однородную красную окраску. Часто древесину окрашивают химическими веществами. Лучше всего окрашиваются рассеянно-сосудистые породы. Так, ольха хорошо имитируется под красное дерево, груша - под черное дерево. Хуже всего окрашивается древесина хвойных пород из-за резкой неоднородности строения и содержания смол.

Блеск . Блеск древесины зависит от расположения сердцевинных лучей и ее плотности. Яснее выражен блеск на радиальных разрезах. Это объясняется тем, что на радиальном разрезе сердцевинные лучи занимают значительную площадь. Блеском отличается древесина клена, бука, ильма, дуба, кизила, белой акации. Это свойство древесины учитывают, если ее применяют в неокрашенном виде.

Придать древесине искусственный блеск можно полированием, лакированием и вощением. Хорошо полируется орех, ясень, хуже - бук, дуб. Древесина мягких лиственных и хвойных пород полируется плохо (за исключением тиса и можжевельника). Для количественного определения блеска поверхности применяют прибор рефлектоскоп, принцип работы которого основан на отражении блестящей поверхности рядов цифр разной величины. В зависимости от номеров строки и цифр, читаемых на контролируемой поверхности, устанавливают степень блеска.

Текстура . Текстурой называется естественный рисунок, который получается на строганой поверхности продольного разреза дерева вследствие перерезания его волокон, годовых слоев и сердцевинных лучей. Древесина хвойных пород, имеющая плотное строение, характеризуется в большинстве случаев однообразной текстурой. Древесина лиственных пород, отличающаяся более сложным строением, имеет разнообразную текстуру, которая зависит также от ширины годовых слоев, разницы в окраске ранней и поздней древесины, крупности сосудов и направления волокон. Очень большое значение имеет направление разреза. На тангентальном разрезе получается более красивый рисунок; особенно выразительный рисунок из линий нарастающих конусов дают хвойные породы.

Древесные породы, у которых слабо развиты сердцевинные лучи и неясно выражены годовые слои, не обладают красивой текстурой (береза, осина, липа). Породы, имеющие хорошо развитые сердцевинные лучи, отличаются красивой текстурой. Особенно красивую текстуру дают сердцевинные лучи на радиальном разрезе у таких пород, как платан, бук, клен; на тангентальном - ясень, бархатное дерево, каштан, орех, вяз, лиственница. Кольцесосудистые лиственные породы (дуб, ильм и карагач), у которых сердцевинные лучи хорошо развиты и заметны, дают красивую текстуру как на радиальном, так и на тангентальном разрезах. Красивой текстурой обладает свилеватая древесина, особенно карельская березы и древесина наплывов. Для увеличения резкости текстуры поверхность древесины покрывают прозрачными лаками.

Запах . Многие древесные породы имеют характерный запах, который они приобретают от смолистых, дубильных веществ и эфирных масел, содержащихся в их древесине. Ядро древесины обладает более сильным запахом, так как в нем этих веществ содержится больше. Более сильный запах у свежесрубленной древесины, а также у древесины хвойных пород, содержащих смолу. При высыхании запах древесины многих пород ослабевает, а иногда и меняется. При заболевании дерева запах его древесины также меняется. Так, здоровая свежесрубленная древесина дуба имеет запах дубильных веществ, а при загнивании она часто пахнет ванилью.

Влажность . Вода необходима для жизни и роста дерева. Влажность древесины - количество содержащейся в ней воды, выраженное в процентах по отношению к абсолютно сухой массе древесины. Для определения влажности из доски или бруска, отступив от торца на 0,25 - 0,5 м, выпиливают образец - брусочек толщиной 10 - 15 мм. Образец очищают от заусенцев и опилок, взвешивают и помещают в сушильный шкаф для высушивания при температуре 100 - 105°. Во время высушивания образец взвешивают первый раз не ранее чем через 6 ч от начала сушки; второй и последующие - через каждые два часа. Образец высушивают до тех пор, пока при дальнейшем взвешивании масса его не будет изменяться. Разница в массе образца будет равна массе испарившейся влаги. Разделив массу испарившейся влаги на массу сухой древесины и умножив на 100, получим влажность в процентах.

Например, масса сырого образца при первоначальном взвешивании составляла 200 г, а после высушивания 160 г. Следовательно, масса испарившейся влаги 200 - 160=40 г, а влажность древесины бруска составит 40/160 x 100 = 25%.

Определение влажности таким способом занимает много времени, а кроме того, нельзя исследовать влажность готового изделия. Для быстрого определения влажности древесины применяют прибор электровлагомер, дающий возможность в течение минуты определить влажность деталей, досок, брусков. Принцип работы электровлагомера основан на том, что электропроводность древесины зависит от ее влажности. Чем выше влажность древесины, тем лучше проходит через нее электрический ток. Сухая же древесина является плохим проводником электричества.

В зависимости от влажности древесина бывает следующих видов:

свежесрубленная - имеет влажность от 40% и более в зависимости от породы древесины и времени рубки;

сырая - с влажностью от 23% и выше, ее применяют для изготовления деревянных конструкций, не защищенных от атмосферных осадков;

полусухая - имеет влажность от 18 до 23%; ее применяют для изготовления деревянных конструкций, защищенных от атмосферных осадков;

воздушносухая - с влажностью от 12 до 18%; ее используют для всех деревянных конструкций в зданиях различного назначения, а также в производстве плетеной мебели;

комнатно-сухая - имеет влажность от 8 до 12%; из нее изготовляют столярные и мебельные изделия;

абсолютно сухая - с влажностью 0 % может быть получена только в лабораторных условиях.

С влажностью древесины связаны такие свойства как усушка, разбухание, коробление и растрескивание.

Усушка . Теряя при высыхании влагу, древесина уменьшается в размерах (становится короче, уже и тоньше). Это свойство называется усушкой. Свободная влага испаряется из древесины сравнительно быстро и не вызывает уменьшения ее размеров; уменьшается только масса древесины. Гигроскопическая влага испаряется значительно медленнее, так как она находится в клеточных оболочках. Ее испарение начинается с момента перехода точки насыщения клеточных оболочек. При усушке стенки клеток, отдавая влагу, сжимаются, становятся в объеме меньше. Величина усушки древесины в разных направлениях не одинакова. Так, вдоль волокон, т. е. по длине ствола, она составляет 0,1 - 0,3%; по радиусу поперечного сечения, т. е. по направлению сердцевинных лучей, 3 - 5%; по направлению касательной к годовым слоям - 6 - 10 %.

Усушку вдоль волокон при наличии ее малой величины обычно во внимание не принимают. Величина усушки поперек волокон значительна, и ее приходится учитывать, особенно при распиливании бревен на доски. Обычно бревна распиливают во влажном состоянии, и, если не предусмотреть припуска на усушку, полученные пиломатериалы после высыхания не будут иметь требуемых размеров поперечного сечения.

Величина усушки древесины зависит также от ее плотности. Древесина плотная усыхает больше мягкой. Это объясняется наличием в плотной древесине большего количества древесинного вещества, и следовательно, гигроскопической влаги. На основании величины объемной усушки древесные породы можно разделить на три группы: малоусыхающие - можжевельник, пихта маньчжурская, тис, ольха, орех маньчжурский, ива белая, тополь, каштан; среднеусыхающие - сосна, ель, кедр, пихта сибирская, дуб, вяз, карагач, ильм, ясень европейский, орех грецкий, осина, рябина, клен, ива пирамидальная; сильноусыхающие - лиственница, акация, береза бородавчатая, пушистая и железная, бук, груша, граб, ясень маньчжурский.

Разбухание . Если сухую древесину поместить в сырое помещение или хранить на открытом воздухе, то она вновь поглощает (впитывает) влагу и разбухает. При этом древесина увеличивается в размерах, объеме и массе, изменяет приданную ей форму. Этот процесс наблюдается при поглощении влаги до точки насыщения клеточных оболочек. Дальнейшее увеличение влажности древесины, заключающееся в заполнении полостей клеток водой, разбухания не вызывает. Разбухание древесины не одинаково в разных направлениях и происходит до тех же размеров, что и при усушке.

Разбухание - отрицательное явление, но в отдельных случаях оно бывает полезным. Свойство древесины разбухать используют в деревянном судостроении, в бондарном деле, в производстве деревянных труб, так как вследствие разбухания отдельные части изделия плотнее примыкают друг к другу и не пропускают воду.

Для предотвращения порчи изделий от разбухания необходимо для изготовления их применять древесину требуемой влажности, которая соответствовала бы условиям эксплуатации. Для предохранения древесины от проникновения в нее влаги из воздуха используют внешнюю отделку изделий. Кроме того, древесину пропитывают веществами, уменьшающими влагопоглощение и снижающими ее разбухание.

Коробление . Коробление, или изменение первоначальной формы пиломатериалов и деталей, вызывается главным образом различной усушкой древесины по разным направлениям. Сторона доски ближе к сердцевине усыхает меньше противоположной (наружной). Последняя, сжимаясь, тянет на себя и другую сторону. Поэтому при короблении выпуклость доски всегда обращена в сторону сердцевины. Сильнее коробятся заболонные доски, т. е. отстоящие дальше от сердцевины. Средняя доска, включающая сердцевину, при усушке не коробится, у нее только немного тоньше становятся кромки.

Кроме поперечного, бывает и продольное коробление. Оно наблюдается как изгибание по длине на широкую сторону - на кромку, а также по диагонали - винтообразное коробление, или скручивание. Причинами продольного и винтообразного коробления являются неоднородное и косослойное строение древесины. Крыловатые доски обязательно нужно раскраивать на более мелкие детали.

Широкие доски коробятся больше, чем узкие. При соединении их следует располагать таким образом, чтобы коробление одной доски препятствовало короблению соседней. Поэтому деревянные щиты надо собирать так, чтобы сердцевинные части досок были обращены в разные стороны. Коробление может быть уменьшено или даже устранено, если доски соединять на шпонках, в наконечник и в рамку, как например в конструкциях дверей, где филенка может усыхать не коробясь.

Растрескивание . Неодинаковая усушка в разных направлениях, а также неравномерное высыхание древесины вызывает растрескивание. Трещины идут от наружных слоев к центру ствола, к сердцевине. Бревна без коры растрескиваются сильнее, чем бревна, имеющие кору, так как она замедляет высыхание. Однако кора удлиняет срок высушивания и способствует развитию гнилей и поражению короедами. При медленном высыхании древесина не растрескивается, поэтому при длительном хранении лесоматериалов принимают меры, замедляющие их высыхание. Для этого торцы бревен, брусьев и доски защищают специальными покрытиями.

Масса . Масса древесины зависит от ее породы, строения и влажности.

Удельная масса . Это масса древесинного вещества в абсолютно плотном состоянии без промежутков, пустот и влаги. Так как масса 1 см 3 химически чистой воды при 4 °С составляет 1 г, то удельная масса любого вещества является отношением этого вещества в абсолютно плотном состоянии к массе воды, взятых в одинаковом объеме. Удельная масса древесинного вещества практически не зависит от породы и в среднем составляет 1,54.

Плотность . Это объемная масса древесины в ее естественном состоянии, т. е. со всеми промежутками, пустотами, влагой, смолой. Она имеет большое практическое значение и служит основным показателем качества и механических свойств древесины. Плотность древесины разных пород не одинакова. Она бывает не одинаковой даже в различных местах одного и того же дерева. Древесина ядра тяжелее древесины заболони. Древесина в комле имеет большую плотность, чем в верхней части ствола. Сравнивать древесину различных пород по плотности можно только при одинаковой влажности. Для определения объемной массы древесины нужно взвесить образец любого размера (при 15%-ной влажности) и разделить массу на объем образца. Полученная объемная масса выражает отношение массы единицы объема древесины к массе такого же объема воды. Если объемная масса древесины равна 0,75, это значит, что 1 м 3 древесины весит 0,75 т. Наиболее тяжелая древесина у самшита (0,97) и фисташки (1,12), а наиболее легкая у пихты, растущей в Восточной Сибири (0,35), и тополя канадского (0,40).

Различают абсолютную и относительную плотность древесины. Абсолютная плотность характеризуется количеством древесинного вещества в единице объема и определяется объемной массой. Древесина с большей объемной массой имеет и более высокую абсолютную плотность. Относительная плотность показывает равномерность строения древесины. Высокая относительная плотность свойственна породам с более или менее равномерным строением древесины (самшит, груша, граб, клен). Наименьшую относительную плотность имеют хвойные породы (сосна, ель, пихта, кедр). Древесина с более высокой относительной плотностью обрабатывается чаще, дает ровную гладкую поверхность, хорошо лакируется и полируется. Древесина с низкой относительной плотностью труднее поддается лакированию и полированию, но обладает другим ценным свойством - хорошо гнется.

Пористость . Пористость древесины определяют по объему внутренних пустот (полостей клеток, межклеточных пространств) и выражают в процентах от объема древесины в абсолютно сухом состоянии. Она зависит от объемной массы древесины и с ее увеличением уменьшается.

Гигроскопичность . Гигроскопичностью, или влагопоглощением, называется способность древесины впитывать в себя влагу из окружающего воздуха. Влажная древесина легко отдает влагу окружающему ее воздуху; сухая, наоборот, легко поглощает ее. Поэтому гигроскопичность древесины вызывает постоянные изменения ее влажности, массы, размеров и формы.

Так, абсолютно сухая древесина впитывает в себя водяные пары из воздуха до тех пор, пока ее влажность будет соответствовать влажности и температуре окружающего воздуха. Влажность, которую приобретает древесина, находясь долгое время на воздухе с постоянной относительной влажностью и температурой, называется равновесной влажностью древесины. Между этой влажностью древесины, температурой и влажностью окружающего воздуха имеется зависимость.

Теплопроводность . Теплопроводностью древесины называется ее способность проводить тепло. По сравнению с другими материалами древесина плохо проводит тепло. Ее малая теплопроводность объясняется пористостью строения и большим содержанием в межклеточных и внутриклеточных пространствах воздуха, который является плохим проводником тепла. Теплопроводность зависит от объемной массы древесины, влажности, температуры и направления волокон. У различных пород теплопроводность древесины не одинакова. Породы, обладающие большой плотностью (бук, дуб), более теплопроводны. Породы с меньшей плотностью (сосна, ель, береза) менее теплопроводны. Так как теплопроводность воды в 23 раза выше теплопроводности воздуха, то теплопроводность сырой древесины значительно больше, чем сухой. Вдоль волокон она также больше, чем поперек.

Звукопроводность . Звукопроводностью называется способность материала проводить звук. Эта способность у древесины относительно велика. Вдоль волокон древесина проводит звук в 15 - 18 раз быстрее воздуха, а поперек волокон только в 3 - 6 раз. Звукопроводность зависит от породы и влажности древесины. Повышенная влажность понижает ее звукопроводность.

Способность резонировать или усиливать звук без искажения тона является важным свойством древесины, благодаря которому ее используют для изготовления дек музыкальных инструментов. Резонансовые свойства древесины зависят от ее объемной массы и однородности строения. Чем мелкослойнее древесина, тем лучше она передает звук высокой частоты. Резонирование происходит потому, что упругие древесные волокна от звуковых волн приходят в колебание. Колебания передаются окружающему воздуху и от этого звук усиливается.

Свилеватость, сучки, неравномерность годовых слоев и высокая влажность снижают резонансовые свойства древесины. Наиболее пригодной для изготовления дек музыкальных инструментов является сухая мелкослойная, равнослойная, здоровая древесина ели, кавказской пихты и сибирского кедра.

Электропроводность . Электропроводностью называется способность материала проводить электрический ток. Древесина - плохой проводник электричества. Ее электропроводность зависит от породы, направления прохождения тока по отношению к расположению волокон, влажности и температуры. Сопротивление древесины прохождению электрического тока вдоль волокон меньше, чем поперек волокон, а в радиальном направлении несколько больше, чем в тангентальном. С увеличением влажности древесины электропроводность ее повышается. У разных пород древесины электропроводность не одинакова. Сосна и ель проводят электричество хуже, чем дуб, ясень и клен.

Малая электропроводность древесины позволяет использовать ее в качестве изоляционного материала (прокладки под розетками, выключателями, части радиоприемников). Для этой цели применяют дуб, ясень, бук, клен.

Механические свойства древесины . Изделия из древесины, находящиеся под действием внешних механических сил, вместе с другими предъявленными к ним требованиями должны удовлетворять и условиям механической прочности. По механическим свойствам древесины определяют ее способность сопротивляться действию внешних механических сил, к которым относятся давление грузов, находящихся на изделии, масса людей и т. д. При воздействии внешних механических сил на древесину в ней возникают внутренние напряжения или силы противодействия.

Изменение формы или размеров древесины под действием внешних сил называется деформацией. Деформация, исчезающая после прекращения действия внешней силы, называется упругой. Деформация, при которой после прекращения действия внешней силы форма или размеры древесины не восстанавливаются, называется остаточной. При определенных условиях упругая деформация переходит в остаточную. Этим пользуются при гнутье древесины.

С увеличением нагрузки напряжения в материале возрастают. При достижении соответствующего предела напряжения внутренние силы сцепления частичек материала недостаточно сопротивляются и материал разрушается. Напряжения в момент разрушения материала достигают своего предела прочности, который измеряется в МПа. В зависимости от прочности материала устанавливают допускаемые напряжения, определяющие максимальную нагрузку, которую может воспринять материал при использовании его в сооружениях без изменения формы (деформации). Такая нагрузка называется допускаемой нагрузкой. В зависимости от вида действия механические силы делятся на сжимающие, растягивающие, изгибающие, скалывающие, скручивающие и перерезывающие. К механическим свойствам древесины относятся прочность, твердость, упругость, вязкость, хрупкость, раскалываемость и гвоздимость.

Прочность . Прочностью древесины называется способность ее сопротивляться действию внешних сил, стремящихся сжать, растянуть, изогнуть, сколоть или срезать древесину. В зависимости от того, какие силы действуют (растяжения, сжатия или изгиба) и в каком направлении (вдоль или поперек волокон) древесина по-разному оказывает им сопротивление. Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон очень высок: средняя величина его для сосны составляет 102,4 МПа.

Древесина обладает малой прочностью при растяжении поперек волокон. Предел прочности при радиальном растяжении (усилие направлено по сердцевинным лучам) для всех пород выше, чем при тангентальном (усилие направлено по касательной к годовым слоям). Для хвойных пород предел прочности при радиальном растяжении выше предела прочности при тангентальном растяжении на 40%, а для лиственных - на 30%. Наиболее высокий предел прочности при растяжении поперек волокон имеют твердые лиственные породы - рассеянососудистые. Сопротивление древесины растяжению поперек волокон в 50 раз меньше, чем вдоль них. Наименьший предел прочности древесины при растяжении поперек волокон объясняется слабой связью между отдельными волокнами и сосудами. Исходя из этого, в древесине, работающей на растяжение, волокна должны иметь продольное направление.

Различают сжатие продольное и поперечное (в радиальном и тангентальном направлениях и плоскостях). Продольному сжатию (торцевому) древесина сопротивляется больше, чем поперечному (радиальному и тангентальному). В среднем для сосновой древесины предел прочности при сжатии вдоль волокон составляет около 41,7 МПа, т. е. примерно в 2 раза ниже предела прочности при растяжении вдоль волокон.

При сжатии древесины поперек волокон вначале происходит постепенное уплотнение, или смятие, образца. Затем наступает разрушение в форме отслаивания и растрескивания. В среднем предел прочности при сжатии древесины сосны поперек волокон (в тангентальном направлении) составляет около 5 МПа.

При работе древесины на изгиб (в деталях гнутой плетеной мебели) деформация выражается прогибом. На выпуклой стороне бруса волокна древесины растягиваются, а на согнутой стороне - сжимаются. Для хвойных пород предел прочности при тангентальном изгибе на 10 - 12% выше, чем при радиальном; для лиственных пород он одинаков. Так как древесина при сжатии вдоль волокон имеет значительно меньшую прочность, чем при растяжении, то разрушение при изгибе и начинается в зоне сжатия в виде складок. Разрушение в зоне растяжения выражается в разрыве или отщепе крайних волокон. При высоком качестве древесины излом получается волнистый или защепистый, при низком качестве излом обычно раковистый, почти гладкий. Древесина обладает высоким сопротивлением изгибу. Оно зависит от влажности, плотности и породы древесины. Пороки, особенно сучки и трещины, понижают прочность древесины при изгибе.

Сдвиг части древесины по направлению волокон без перерезания их называется скалыванием, а поперек волокон с перерезанием их - срезом. Прочность древесины на скалывание имеет важное значение для врубок. Влажность древесины уменьшает ее прочность. Чем плотнее древесина, тем она прочнее. Большой прочностью обладает граб, дуб, бук, ясень; средней - лиственница, клен, береза; меньшей - сосна, ель, ольха, липа.

Твердость . Твердостью называется свойство материала сопротивляться обработке режущими инструментами и проникновению в него другого постороннего тела: шила, гвоздя, шурупа. Твердость зависит от породы древесины, объемной массы и влажности. Одна и та же порода имеет в разных направлениях различную твердость. Знание твердости древесины необходимо при подборе и затачивании режущего инструмента для ее обработки (пиления, строгания, долбления). Различают твердость торцовую, радиальную и тангентальную.

Поверхность торцового (поперечного) среза тверже продольного, ядровая древесина тверже заболонной. Чем тверже древесина, тем труднее она поддается обработке. По степени твердости древесину делят на три группы: мягкие породы - сосна, ель, пихта, тополь, липа, осина, ива; твердые - дуб, бук, береза, клен, вяз, лиственница; очень твердые - самшит, акация белая, фисташка, граб, груша.

Упругость . Упругостью называется способность древесины восстанавливать первоначальную форму после прекращения воздействия внешних сил, если это воздействие не превышает известного предела - предела упругости. Упругость древесины зависит от влажности, объемной массы, прямослойности, от количества и размеров сердцевинных лучей и возраста дерева. Чем древесина суше, тем она более упруга. Наибольшей упругостью обладает дуб, ясень, бук и кизил. Упругая древесина, принимая удары, поглощает их и смягчает отдачу удара соприкасающемуся с древесиной телу. Для этой цели подкладки под наковальни молотов, ручки к ударным инструментам, ружейные ложа, барабанные палочки делают из дерева.

Вязкость . Вязкостью (пластичностью) древесины называется способность ее изменять свою форму под действием внешних сил и сохранять эту форму после прекращения их. Вязкость зависит от породы, возраста, влажности и температуры древесины. Влажная древесина при действии высокой температуры обладает большей вязкостью. Поэтому при производстве ободьев, колес, дуг, гнутой и плетеной мебели, бочек древесину предварительно пропаривают. Лиственные породы по сравнению с хвойными обладают большей вязкостью. К очень вязким породам относятся бук, вяз, дуб, ясень, ива. Древесина заболони гнется лучше древесины ядра. Древесина корней и ветвей пластичнее древесины ствола.

Хрупкость . Хрупкость - это свойство, противоположное упругости. Оно заключается в том, что под действием внешней силы незначительно изменяется форма материала. Когда внешняя сила достигает предельной величины, сразу наступает разрушение. Древесина пересушенная становится более хрупкой.

Раскалываемость . Раскалываемостью называется способность древесины колоться вдоль волокон на части под действием клина. Раскалывание объясняется слабым сцеплением волокон древесины по длине дерева. Сучковатая и свилеватая древесина раскалывается труднее, чем прямослойная. Осина, ель, сосна и пихта обладают свойством легко раскалываться; клен, граб, береза и дуб раскалываются труднее.

Гвоздимость . Гвоздимостью называется способность древесины удерживать гвозди, шурупы, костыли, скобы. Она зависит от породы, объемной массы и влажности древесины. Повышенная объемная масса увеличивает сопротивление древесины выдергиванию гвоздя или шурупа. Влажная древесина облегчает вбивание гвоздей, но от влаги стальные гвозди ржавеют и по мере увеличения коррозии сила, удерживающая гвоздь, слабеет. Древесина твердых пород при вбивании в нее гвоздей раскалывается скорее, чем древесина мягких пород. Для увеличения трения вместо гвоздей применяют шурупы.

Физико-механические свойства древесины

Главным критерием качества древесины разных пород есть ее физико-механические свойства. Среди механических свойств древесины прочность является наиважнейшим показателем ее качества.

Так, древесина лучше выдерживает действие сил вдоль волокон, при действии сил поперек волокон прочность ее резко снижается. Способность древесины к расщеплению даже при небольших нагрузках необходимо учитывать на всех этапах ее обработки.

Существенным показателем качества древесины является и ее твердость, то есть способность сопротивляться обработке режущими инструментами и вообще проникновению в массив древесины других тел.

Так, в нижней части ствола твердость больше, чем в верхней. Годичные кольца имеют значительно большую твердость, чем межкольцевые образования. Кроме этого, древесина имеет более твердую структуру в корневище, сучьях и наростах (капах).

По твердости (кг с/ см I) (торцовой) при влажности 12 % древесные породы разделяют нагруппы: мягкие-385 и менее; твердые - 386 - 825; очень твердые - более 825.

Рис. 6. Червоточина: а-червогочина; б-жук-древесинник; в-мебельный точильщик

Прочность - способность древесины сопротивляться воздействующим на нее усилиям. Этот параметр древесины зависит от ряда причин. Плотная, тяжелая древесина обычно обладает большой прочностью. Прочность быстро уменьшается с увеличением влажности и при наличии пороков. Древесина хорошо сопротивляется действию сил, растягивающих или сжимающих деталь вдоль волокон, и изгибающих сил, направленных поперек волокон. Значительно ниже сопротивление древесины сжатию поперек и раскалыванию вдоль волокон. Показатели прочности древесины некоторых пород приведены в таблице 1.

Упругость -способность древесины изменять свою форму

под воздействием внешних сил и принимать первоначальную форму после прекращения этого воздействия.

Таблица 1. Показатели прочности древесины

Пластичность - способность древесины изменять (без разрушения) под давлением свою форму и сохранять ее после снятия нагрузки.

Для использования древесины в строительстве нужно, чтобы она обладала нормальным строением, не имела недопустимых пороков, легко поддавалась обработке, не изменяла приданной ей формы, хорошо сопротивлялась внешним усилиям и противостояла атмосферным и другим климатическим воздействиям.

Таблица 2. Физические свойства древесины (среднее значение)

Среди физических свойств древесины особо выделяют плотность и влажность. Условная плотность древесины - это отношение минимальной массы к максимальному объему образца.

По плотности (кг/ м) при влажности 12 % древесные породы разделяют на группы:

малой плотности 540 и менее

средней плотности 550- 740

высокой плотности 750 выше.

Значения плотности основных пород приведены в таблице 2.

Влажность - физическое свойство древесины, характеризующееся количеством содержащейся в ней влаги. Микроструктура древесных волокон такова, что влага лучше всего проникает через торцевые поверхности.

Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и связанной влаги. Влага, находящаяся в полостях клеток и межклеточном пространстве, называется свободной, а в клеточных стенках - связанной или гигроскопической. Под относительной влажностью подразумевают процентное соотношение массы заключенной в ней влаги к массе абсолютно сухой древесины.

По степени влажности древесина может быть абсолютно сухой, влажность которой равна 0 % (получение такой древесины возможно только в лабораторных условиях); комнатносухой с влажностью от 8 до 15 %; воздушно-сухой - от 16 до 20 %; полусухой - от 21 до 23 %; сырой - влаги более 23 %; свеже-срубленной от 40 до 75 % и мокрой с влажностью более 75 %. В таблице 3 приведены показатели средней влажности древесины в свежесрубленном состоянии.

Способность древесины поглощать или отдавать влагу называется гигроскопичностью. Это свойство вызывает в древесине два взаимно противоположных явления - усушку и разбухание.

Усушка - потеря объема древесины вследствие испарения из нее влаги (рис.7). Размеры усушки прямо пропорциональны степени убывания влажности древесины. Следует иметь в виду, что в различных направлениях древесина усыхает неодинаково. При уменьшении влажности от 30 до 0% усушка составляет следующие величины: вдоль волокон - 0,1 %, по радиальному направлению - от 4 до 8 %, по тангенциальному - от 8 до 12 %.

Рис. 7. Усушка и коробление: a-продольное коробление; б-поперечная усушка и коробление; в,г-деформация бруска с различным расположением годовых слоев; д-деформация бруска с сердцевинным расположением годовых слоев; е-продольная покоробленность без крыловатости; ж-поко-робленность с крыловатостью

Таблица 3. Показатели средней влажности древесины в све-жесрубленном состоянии

Разбухание - процесс, обратный усушке.
Неравномерность усушки или разбухания древесины ведет к ее растрескиванию, искривлению, деформации деталей изделия.

Теплопроводность - способность древесины проводить тепло от одной поверхности к противоположной. Степень теплопроводности древесины зависит от ее влажности и объемного веса.

Влажная древесина имеет более низкий коэффициент влажности. Объемный вес древесины зависит от породы.

Хвойные породы имеют меньшую плотность древесины, а следовательно, и меньшую теплопроводность. Очевидно превосходство по теплопроводности дерева над кирпичом, поскольку кирпичные стенки толщиной 510 мм (в два кирпича) обладают такими же термоизоляционными свойствами, как и стена из деревянного бруса толщиной 100 мм. Понятно, что по стоимости эти материалы несравнимы. Кроме того, деревянные стены «накапливают» тепло и равномерно распределяют его по всему помещению. Поэтому в таком доме будет тепло даже в самый лютый мороз. Последнее обстоятельство становится решающим при выборе вида древесины для строительства деревянных домов.

Звукопроводность - способность древесины проводить звук. Нужно отметить, что звук в различных направлениях распространяется с неодинаковой силой. Так, звукопроводность древесины вдоль волокон в 4 - 5 раз выше, чем поперек волокон.

К недостаткам древесины относят высокую гигроскопичность, благодаря которой древесина хорошо впитывает влагу из воздуха, при этом она разбухает, увеличивается в объеме, в результате чего небольшие трещины исчезают. Избыток влаги в древесине резко ухудшает ее физико - механические свойства.

В процессе сушки влага испаряется очень медленно. Повышенная влажность готового изделия приводит к изменению его геометрических размеров, короблению, что резко снижает качество конструкции.

Кроме того, древесина обладает естественными пороками (сучки, трещины, смоляные карманы), а высокая ее горючесть

снижает пожароустойчивость здания. Столярные изделия из натуральной древесины нуждаются в постоянном обновлении защитного покрытия.

Лесоматериалы

Бревна

Наибольшее применение в строительстве получили бревна из древесины хвойных пород: сосновые, еловые, пихтовые, из лиственницы и кедра. Бревном считают лесоматериал, имеющий толщину в торце не менее 14 см, длину 4 - 4,5 м. Из древесины лиственных пород наибольшее применение получили бревна из бука, березы, липы, ольхи, осины и тополя.

Таблица 4. Сортамент бревен, применяемых без продольной распиловки

Бревна должны быть очищены от сучьев вровень с поверхностью, опилены под прямым углом к продольной оси, окорены и иметь припуск по длине в соответствии с действующими стандартами. Влажность бревен для несущих конструкций, пролетных строений, а также бревен, поставляемых на пропиточные заводы для антисептирования под давлением, не должна превышать 25%.

Влажность бревен, предназначенных для конструкций, длительно находящихся в увлажненном состоянии, а также для свай
и бревен, поставляемых сплавом, не ограничивается (см. таблицу 5).

Таблица 5. Определение объема одного бревна,

Для Сруба предпочтительнее всего кедр, но не во всяком регионе нашей страны можно прибрести древесину этой породы. Поэтому его часто заменяют сосной или даже елью. Круглый лес в зависимости от толщины в верхнем отрубе подразделяется на мелкий (8-13 см), средний (14-24 см) и крупный (25 см и более). При строительстве сруба обычно применяют бревна диаметром 18-20 см (в средней части), а длина их составляет от 4 до 6 м. Идеальным является вариант применения оцилин-дрованных бревен, которые в настоящее время можно приобрести в розничной и оптовой торговле. Оцилиндрованными называются бревна, которые пропущены через специальное оборудование и имеют постоянный диаметр по всей длине. Сооружение сруба из таких бревен значительно упрощается,
не говоря уже о качестве. Если же для строительства дома приобретен обычный круглый лес, то его следует сортировать по диаметру при покупке.

Если лес закуплен в лесосеке на корню, то в этом случае нужно очень сильно потрудиться, чтобы довести его до кондиционного состояния. Деревья перед рубкой лучше всего ошкурить, дать возможность древесине подсохнуть в лесу и только после этого приступают к его валке. Для валки необходимо подрубить дерево топором со стороны, в которую будет падать ствол.

При этом нужно учитывать, что высота пня не должна превышать 10 см от уровня земли, а валку осуществляют в сторону наклона дерева. Под первое дерево, На место его вероятного падения, укладывают лежку диаметром 15-20 см и длиной 2 м. Пилить ствол нужно так, чтобы недопиленная его часть составляла 1-1,5 см, а после этого жердью раскачивают дерево в нужном направлении до падения. Последующие деревья нужно стараться валить на предварительно сваленные, что облегчит их дальнейшую обработку. После того, как все деревья свалили, приступают к обрубке сучьев и разрезанию бревен по необходимой длине.

Немаловажен факт времени года, когда рубится лес. За зиму питательные вещества накапливаются в стволе, чтобы весной в виде сахарного сиропа подняться до каждой набухшей почки. В начале лета интенсивность влагодвижения также велика и активна. Лишь в августе процессы жизнедеятельности дерева начинают затихать. Дерево приостанавливает Свое развитие и к концу осени засыпает.

Поэтому в старину лес валили только в зимнее время, когда все замирает и не дает возможности «работать» древесине после спила. Отсюда меньше изломов и ненужных деформаций. Застывшая древесина в пору отдыха становится легкой, что в значительной степени сказывается на качестве материала. В старину у нас были созданы простые правила, запрещающие Рубку леса в неназначенный день.

Считалось, что самое сильное дерево, способное сопротивляться огню, можно получить только в один день в году, 1 марта, и лучше всего после захода солнца. Рубку леса, предназначенного для изготовления мебели, проводили в первые восемь дней после новолуния в декабре. Материал остается крепким, менее влагопроницаем, сохраняет объем, что важно для стыковочных граней.

Древесину для поделок следует рубить в новолуние ноября. Стволы тут же нужно освободить от коры, пока жук-короед не отложил свои личинки в пористые ложбинки срубленной мякоти.

Для строительства мостов и лодок лучше брать лес в марте и, желательно, при убывающей луне. Такие бревна более устойчивы к гниению.

Дерево может расти прямо, вертикально вверх или закручиваться вправо или влево. Замечено, что срубленное дерево, закручивающееся влево, крепче, чем закручивающееся вправо или растущее прямо. И молния почему-то ударяет в дерево с левой закруткой.

Рис. 8. Виды пиломатериалов: а-пластина; б-двухкантный брус; в-необрезная доска; г-четвертина; д-четырехкантный брус с обзолом; е-подуобрезная доска с обзолом; ж-чистообрезной брус; з-горбыль; и-обрезная доска; к-строганные шпунтованные доски; 1-пласть; 2-кромка; 3-ребро; 4-торец; 5-обзол

Примечание:

1) При увеличении сорта круглого леса до l-го, норматив выхода пиломатериалов повышается на 3%.

2) При снижении сорта круглого леса до 3-го, норматив выхода пиломатериалов снижается на 2%, до 4-го сорта - на 7%.

3) При смешанной поставке крупных и средних бревен норматив выхода пиломатериалов принимается как среднеарифметическое между средними и крупными бревнами.

Конце не менее одной трети стороны бруса. Основные виды пиломатериалов показаны на рис. 8. Изготавливают их различного сортамента, размеров и качества

Пиломатериалы хвойных пород по качеству делятся на шесть сортов: отборный, I, II, III, IV и V. Доски высшего сорта применяют в судо- и вагоностроении.

Доски I и II сорта применяют для устройства полов, столярных изделий, несущих балок, клееных конструкций и т.д. Доски III сорта используют для подшивки потолков под штукатурку, IV сорт - для крышной обрешетки, заборов и т.д. Доски V сорта используют в щитовых перегородках, для изготовления ящичной тары и т.д.

Таблица 7. Толщина и ширина пиломатериалов хвойных
пород в мм

Широкую грань доски, обращенную в сторону сердцевины, называют внутренней, & противоположную - наружной, лучшую по качеству поверхность называют версией. Соответственно, противоположная сторона именуется нижней.

Ширина - размер, определяемый расстоянием между кромками доски или бруса в направлении перпендикулярном продольной оси.

Ширина обрезной доски измеряется по широкой пласти в месте, где нет обзола, но не ближе 1500 мм от торца. Ширина необрезной доски измеряется на расстоянии от торца, равном размеру ширины доски. В местах замера ширины доски не должно быть вмятин, зарубок и сколов.

Длина - размер, определяемый кратчайшим расстоянием между торцами доски или бруса, опиленными условно перпендикулярно продольной оси пиломатериала.

Толщина - размер, определяемый расстоянием между пластами в направлении, перпендикулярном пластям. "

Если пиломатериалы готовят из бревен, то нужно знать, как правильно распилить бревно. Если распиливать бревна поперечным способом, пиломатериалы окажутся резко отличающимися друг от друга по качеству и внешнему виду. Те, что взяты из середины ствола, называются сердцевинными. На них годичные кольца расположены к плоскости спила как бы под прямым углом. Древесина этих досок наиболее прочна и устойчива.

«Боковыми» называют доски, полученные из крайних частей ствола. Они красивы по текстуре, поэтому их лучше использовать для отделочных работ. В несущих конструкциях их применять не следует, так как такие доски легко деформируются.

Для получения досок высокого качества с относительно равномерной текстурой используют так называемый радиальный разрез. Для этого ствол сначала рассекают на четыре доли, а затем каждую часть по радиальным направлениям распиливав ют дальше. Это неэкономичный распил, так как дает большое количество отходов, однако в мебельном производстве и для изготовления отделочного материала он используется очень часто.

Массив таких пиломатериалов прочен, равномерен и необходим для тяжелых конструкций или особо важных несущих деталей.

Выбирая пиломатериал, нужно обращать внимание на поверхность вдоль всей его длины. Только так можно четко увидеть, все ли кромки абсолютно ровные. Если перекосы или искривления небольшие, такой пиломатериал можно пускать в работу.

Если искривление двустороннее, использовать доску для конструкций, где требуется точность, нежелательно. Годичные кольца не должны «выпадать» из доски, так как в процессе эксплуатации этот край начнет расслаиваться И задираться.

Таблица 8. Толщина и ширина пиломатериалов лиственных
пород в мм