Пороки древесины, виды лесных материалов, полуфабрикаты и строительне детали и изделия

Пороки древесины

Отклонения от нормального строения древесины, влияющие на ее технические свойства, называются пороками.

Некоторые пороки можно легко найти при внешнем осмотре дерева, большинство из них скрыто и может быть обнаружено только после валки дерева или после обработки древесины. Пороки влияют на технические качества древесины. Это зависит от вида и степени их выраженности и от назначения древесины.

В отличие от других строительных материалов, сорт древесины устанавливают не только от ее прочности, но и на основании оценки имеющихся пороков.

Тот же порок в одних сортаментах недопустим, в других - снижает сортность дерева, в третьих не имеет практического значения.

Пороки строения древесины

Свилеватость - ненормальное строение древесины, выражающееся в неправильном расположении волокон, например, волнообразная свилеватость встречается у всех древесных пород и может распространяться либо на все дерево, или на отдельные участки.

Свилеватой ствол трудно раскалывается и трудно обрабатывается, но древесина имеет красивый рисунок. С точки зрения строительства свилеватость снижает качество древесины.

Косослой - такое строение древесины ствола, когда волокна располагаются винтообразно (рис. 5.1, а).

Косослой встречается у всех пород (чаще у дуба и сосны) и распознается по спиральному расположению трещин.

Косослойное дерево непригодно для распилки на пиломатериалы.

Ройка - представляет собой внешние продольные углубления в нижней комлевой части дерева. Торцевой разрез при этом получается волнообразного очертания.

В зависимости от глубины и длины этот порок может снижать сорт круглого леса.

Закомелистость - значительное и резкое утолщение в комлевой части ствола. Закомелистость может снижать сорт леса, так как вызывает косослой.

а)	б)	в)

Рис. 5.1. Пороки строения древесины: а - косослой, б - двойная сердцевина, в - крен

Двойная заболонь- порок, встречающийся преимущественно у дуба и сосны.

Двойная или ложная заболонь состоит в том, что с ядровой части ствола образуется несколько годовых слоев, по свойствам и цвета похожих на заболонь. Она хорошо видна на торцевом разрезе в виде светлых концентрических полос.

Древесина с двойной заболонью имеет низкие строительные качества.

Двойная сердцевина характеризуется наличием двух сердцевин в торцевом разрезе ствола (рис. 5.1, б).

Крен - представляет собой резкое утолщение летней древесины, годового слоя со значительным повышением его твердости на более узкой стороне и смещением сердцевины (рис. 5.1, в).

Обычно она встречается при двухверховитости дерева в верхней части ствола. Двойная сердцевина снижает качество сортамента.

Кривизна - искривление части ствола во время роста в одном или нескольких местах.

Если искривление направлено в одну сторону - кривизна называется односторонней. Если в разные стороны - разносторонней.

Сбежистость - ненормальное (резкое) уменьшение диаметра ствола от комлевой части к вершине. За норму сбежистости принимают уменьшения диаметра ствола на 1 см на 1 погонный метр длины ствола.

Сбежистость увеличивает отходы при распиловке леса, является причиной косослоя.

5.1.2 Сучки

Сучки - основа живых или отмерших при жизни дерева ветвей - являются пороком. Количество, размеры и состояние сучков влияют на качество древесины, предназначенной для распиловки. В зависимости от расположения на стволе дерева и плоскости распила сучки могут выходить на поверхность пиломатериала в виде круга, овала, клина.

При попадании распила вдоль сучка получают сшивной сучок (рис. 5.2, а) и лапчатый сучок (рис. 5.2, б).

а)	б)

Рис. 5.2. Сучки: а - сшивной сучок б - лапчатый сучок

Различают сучки сквозные, то есть те, что выходят на обе стороны пиломатериала (доски), и не сквозные - выходят только на одну сторону доски.

В зависимости от состояния древесины сучка и степени срастания его с древесиной ствола различают:

Сросшийся твердый сучок - годичные слои сучка составляют одно целое с окружающей древесиной. Древесина сучка твердая и нормальной структуры.

Различают здоровые, роговые и окрашенные твердые сучки. В здоровом сучке нет никаких признаков гнили. Он окрашен в цвет окружающей древесины или слегка темнее нее.

Роговой сучок имеет здоровую древесину, плотно пропитанный смолой или другими веществами, окрашенный – значительно темнее, чем окружающая древесина.

Несросшийся сучок. К этой категории относятся сучки, образующие в древесине отверстия или гнилые участки. Эти сучки разделяются на те, что выпадают (твердые), рыхлые и табачные.

Выпадающий (твердый) сучок встречается в пиломатериалах и фанере. Имеет твердую древесину, но на всем протяжении непосредственно не связан с окружающей древесиной и легко выпадает.

Рыхлый сучок, окруженный здоровой древесиной, но сам находится на такой стадии гниения, когда древесина частично потеряла первоначальную структуру.

Табачный сучок - сучок, разложившийся, превратившийся в коричневую массу.

5.1.3 Трещины

Трещины представляют собой разрывы древесины вдоль волокон, образующихся при высыхании и при воздействии других факторов.

В зависимости от времени появления и характера повреждения различают следующие виды трещин: метик; отлуп; морозобоина; трещины усушки.

Метик - внутренняя продольная трещина проходит через сердцевину ствола, но не доходит до его периферии. Метик идет вдоль ствола вверх от комлевых, где он имеет наибольшее развитие.

Простой метик состоит из двух или одной трещины, расположенных по одному диаметру (рис. 5.3, а).

Сложный метик - образуется двумя или несколькими трещинами, расположенными под углом друг к другу (рис. 5.3, б, в).

Отлуп - внутренняя трещина идет по годовому слою (рис. 5.3, г). Отлуп нарушает целостность древесины, портит пласт доски и снижает сортность.

Морозобоина - внешняя продольная трещина, более широкая на внешней части ствола и уменьшающаяся по направлению к центру (рис. 5.3, д).

Морозобоина называется открытой, если трещина открыта, и закрытой, если она внешне заросла слоем древесины.

Морозобоина может распространяться на значительную часть ствола, а по глубине доходить до сердцевины. Она искажает форму ствола, нарушает целостность древесины, способствует появлению гнили и снижает сорт древесины.

Трещины усушки - образуются при высыхании древесины и распространяются от поверхности бревна внутрь (рис. 5.3, е).

Различают трещины: торцевые без выхода на боковую поверхность; торцевые, выходящие на одну сторону; торцевые сквозные, выходные на обе боковые поверхности.

а)	б)	в)
г)	д)	е)

Рис. 5.3. Трещины: а - простой метик, б, в - сложный метик,

г - отлуп, д - морозобоина, е - трещины усушки.

5.1.4 Ненормальное окрашивание и гниль

Химические окраски.Ненормально окрашенные равномерные по цвету участки в срубленной древесине, возникающие в результате развития химических и биохимических процессов, в большинстве случаев связанные с окислением дубильных веществ.

Примечание. Расположены обычно в поверхностных слоях древесины (1-5 мм). При высыхании древесины они часто в большей или меньшей степени выцветают.

Продубина (дубильные потеки) – поверхностная (глубиной до 5 мм) красновато-коричневая или синевато-бурая окраска, возникающая в древесине в результате окисления дубильных веществ. Встречается на породах, древесина или кора которых богаты дубильными веществами. Характерна для сплавной древесины.

Желтизна древесины (желтизна) – светло-желтая окраска заболони сплавной древесины хвойных пород, возникающая при ее интенсивной сушке.

Темная химическая окраска – химическая окраска, окрашивающая древесину в бледные тона, не маскирующие ее текстуру.

Темная химическая окраска – химическая окраска, окрашивающая древесину в густые тона, маскирующие ее текстуру.

Химические окраски на свойства древесины практически не влияют.

Грибы - растущие на древесине, обычно изменяют ее нормальный цвет. Например, грибы, разрушающие древесину, сначала окрашивают ее (начальная стадия гнили). При последующем развитии гриба становится заметным изменение структуры древесины и ее постепенное разрушение (конечная стадия гнили).

Покраска и гнили подразделяются на внутренние (ядровые) и внешние (заболонные).

Внутренние окраски и гнили появляются при жизни дерева, а внешние покраски и гнили - в срубленном дереве или после отмирания ствола.

Синева встречается на всех древесных породах. Представляет собой ненормальною синевато-серую окраску заболонной древесины, вызванную грибами, развивающихся в живых клетках древесины.

Синева снижает прочность древесины и особенно ее сопротивление ударным нагрузкам.

Червонина - окраски заболонной древесины: в хвойных пород она палевая, у дуба - коричневая или темно-бурая.

Червонина может вызвать разрушение древесины.

Внешняя пыльная гниль- результат разрушения микроорганизмами срубленной древесины, находящейся в неблагоприятных условиях хранения или эксплуатации.

Характеризуется нарушением структуры древесины и резким снижением прочности. Поражения наблюдаются преимущественно в наружной части и распространяются внутрь.

Питательной средой для грибов и микроорганизмов служит целлюлоза древесины. Грибы выделяют особый фермент - цитазу, переводящий нерастворимую в воде целлюлозу в растворимое вещество - глюкозу:

(С₆ Н₁₀ О₅) + n Н₂О = n (С₆ Н₁₂ О₆)

целлюлоза глюкоза

В теле гриба глюкоза окисляется кислородом воздуха, образуя углекислый газ и воду:

(С₆ Н₁₂ О₆) + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О

Из приведенных уравнений видно, что для жизнедеятельности грибов, разрушающих древесину, нужны влага и кислород.

В сухой древесине и в древесине, что находится постоянно под водой грибы, не развиваются, потому что нет доступа кислорода. Легко гниет древесина в условиях переменной влажности. Грибы развиваются тогда, когда древесина заражена ими. Грибы размножаются спорами, легко переносятся ветром или насекомыми.

Гниль вызывает разрушение деревянных конструкций.

Настоящий домовой грибпри благоприятных условиях развития образует пышные белые ватообразные грибницы (рис. 5.4). Гриб встречается в деревянных конструкциях жилых и производственных зданиях, где разрушает древесину как хвойных, так и лиственных пород. Настоящий домовой гриб хорошо развивается при температуре 18¸22°С и влажности воздуха 87¸95%.

а)	б)

Рис. 5.4. Домовые грибы: а - белый б - пленчатый

Чтобы убить грибницу, достаточно воздействия температуры 40°С в течении одного часа.

Большинство грибов разрушают древесину очень быстро. Древесину, зараженную домовыми грибами, необходимо сжигать, принимая меры для защиты окружающих деревянных конструкций от заражения.

При влажности древесины менее 20% и более 70% древесина не гниет.

5.1.5 Защита древесины

Для защиты древесины от гниения во время ее эксплуатации применяют как конструктивные мероприятия, так и обработку древесины антисептиками.

Конструктивные мероприятия:

- покрытия влагостойкими пленками;

- пароизоляция рулонными материалами со стороны попадания влаги;

- вентиляция подвалов и подполья;

- изоляция от теплопроводных и влагопроводящих материалов изолирующими материалами.

Если мерами конструктивного характера нельзя сохранить древесину от увлажнения, ее пропитывают антисептиками - химическими веществами, которые убивают грибные споры или создают среду, в которой их жизнедеятельность становится невозможной.

К антисептикам предъявляется ряд требований, главными из которых являются:

- они должны убивать грибные клетки,

- легко проникать в древесину,

- быть устойчивыми как с физической, так и химической стороны,

- безопасными в противопожарном плане и безвредными для здоровья человека,

- не иметь неприятного запаха,

- не снижать сортность, прочность и качество древесины,

- быть дешевыми и недефицитными материалами.

Антисептики подразделяют на растворимые и нерастворимые в воде. К растворимым антисептикам относятся фторид натрия, кремнефторид натрия, динитрофенолят натрия, медный купорос и т.д. В качестве дезинфицирующих веществ используют 15%-й раствор медного купороса, 10%-й раствор железного купороса, 5%-й раствор хлорида цинка, 10%-й растворы поваренной соли и хлорной извести и т.д.

К нерастворимым антисептикам относятся маслянистые и кристаллические антисептики. Маслянистые антисептики хорошо убивают грибы, глубоко проникают в древесину, долго сохраняются в ней и не вымываются водой.

Однако они имеют неприятный запах, поэтому их можно использовать для пропитки деревянных конструкций, находящихся на воздухе или в воде (шпалы, части мостов, сваи и т.д.). К маслянистым антисептикам принадлежат креозотовое и антраценовое масло, креозот, карболинеум, каменноугольная смола и тому подобное. Кристаллические антисептики, нерастворимые в воде, растворяют в керосине или скипидаре и в виде таких растворов применяются для пропитки древесины. К кристаллическим антисептикам относятся технический оксидифенил, технический пентохлорфенол т.д.

Древесину антисептируют нанесением на ее поверхность растворов или паст, что антисептируют, поверхностным выжиганием части детали, что антисептируется, с последующим погружением в соответствующий раствор, последовательным попеременно погружением в горячую и холодную ванну с антисептиками, утечкой антисептирующим веществом под некоторым давлением. Способ антисептирования выбирают в зависимости от увлажнения деревянных изделий при эксплуатации (постоянное или переменное увлажнение, глубокое или поверхностное), от температурных условий, в которых они находятся, от вида древесной породы.

Древесина - это горючий материал. При температуре 120÷150°С она медленно обугливается, а при 250÷300°С загорается. При температуре свыше 350°С газы, выделяющиеся из древесины, загораются даже при отсутствии открытого огня. Чтобы избежать возгорания, предусматривают ряд конструктивных мер: отдаляют деревянные конструкции от источников нагрева; устраивают защитные футеровки из несгораемых материалов (кирпича, бетона); покрывают слоем малотеплопроводного минерального материала (асбестовой, асбестоцементной, пористой штукатурки и др.). Для предохранения от огня древесину пропитывают различными огнезащитными составами (антипиренами), которые наносят на ее поверхность в виде паст и красок. Огнезащитные пасты вещества готовят на основе фосфорнокислого или сернистого аммония, борной кислоты. При нагревании они легко плавятся и перекрывают доступ кислорода или выделяют газы, которые не поддерживают горение. Огнезащитные красочные смеси изготавливают из вяжущего вещества (жидкое стекло), наполнителя (кварцевый песок, мел) и щелочестойкие пигменты. Огнезащитное действие смеси проявляется в том, что с повышением температуры краска пузырится, образуемый пористый слой снижает температуру на поверхности древесины. Обрабатывают древесину антипиренами теми же методами, что и в случае антисептированием.

Виды лесных материалов

Различают следующие виды лесных материалов: круглые, пиломатериалы, полуфабрикаты и строительные детали и изделия.

5.2.1 Круглые лесные материалы

Круглые лесные материалы - отрезки древесных стволов с корой или без коры, с обрубленными сучьями и правильно опиленными торцами. В зависимости от диаметра ствола в верхнем отрубе подразделяются на кругляк (диаметр более 12 см), подтоварник (диаметр 8-11 см) и жерди (диаметр 3-7 см).

В зависимости от назначения различают строительные и пило материалы.

Строительный кругляк изготавливаются из стволов хвойных пород и предназначается для несущих строительных конструкций промышленных, жилых, гидротехнических сооружений, а также для свай, элементов свайных опор и пролетных строений деревянных мостов.

5.2.2 Пиломатериалы

Пиломатериалы, получаемые путем продольной распиловки пиловочного кругляка, подразделяются на брусья, доски, бруски, шпалы и др. (рис. 5.5)

а) б) в)

Рис. 5.5. Виды пиломатериалов: а - пластины б - четверти; в - горбыль

Брусья - представляют собой пиломатериалы, ширина и толщина которых превышает 110 мм. Строительные брусья изготавливают преимущественно из хвойных пород. Строительные брусья применяют для несущих конструкций зданий - балок, стропил и т.п., а также для пролетных строений мостов.

Доски - пиломатериалы толщиной 100 мм и менее при ширине, превышающей толщину более чем в 3 раза (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Доски: а - необрезная, б - полуобрезная, в - обрезная, г, д - схемы распиловки пиловочного кругляка.

Брусья - пиломатериалы толщиной не более 100 мм и при ширине, не превышающие толщину более чем в 3 раза.

Шпалы(ГОСТ 78-2004) изготовляют из древесины сосны, ели, лиственницы, пихты, кедра и бука. По форме поперечного сечения их разделяют на три вида:

обрезные - пропилены все четыре стороны (рис. 5.7, а);

полуобрезные - пропилены три стороны (рис. 5.7, б);

необрезные - пропилены только две противоположные стороны (рис. 5.7, в).

Деревянные шпалы для железных дорог в зависимости от назначения изготовляют трех типов:

І - для главных путей;

ІІ - для станционных и подъездных путей;

ІІІ - для подъездных путей промышленных предприятий.

Сортамент деревянных шпал приведен в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Сортамент деревянных шпал

Тип шпал	Толщина, h, мм	Высота пропиленных боковых сторон, h1	Ширина	Длина
Верхней части	Нижней части, b1
b	b1
не менее
І	180±5				250±5	2750+20
ІІ	160±5				230±5
ІІІ	150±5				230±5

а)	б)	в)

Рис. 5.7. Виды деревянных шпал: а - обрезные; б - полуобрезные;

в - необрезные.

5.3 Полуфабрикаты и строительные детали и изделия

Строганные и шпунтованные доски, и бруски на одной стороне имеют шпунт (выемку), а на другой - гребень (выступ), с помощью которых их плотно подгоняют по кромкам. Шпунтованные доски применяют для устройства полов, перегородок, а также для обивки стен и потолков.

Профилированные строганные заготовки включают плинтусы и галтели, используемые для заделки углов между полом и стенами, перила, наличники для обшивки оконных и дверных коробок.

Паркетом называют материал, из которого изготавливается паркетный пол.

Фанерой называют листы древесины, полученные склеиванием по толщине тонких слоев шпона. Шпон получают на специальных станках путем срезания слоя древесины в виде широкой непрерывной ленты из вращающегося предварительно распаренного кряжа и последующего раскроя на форматные листы. Фанера состоит из трех и более слоев шпона, склеенных между собой взаимно перпендикулярным расположением волокон древесины.

Древесно-слоистые пластики представляют собой листовой материал, полученный методом прессования слоев шпона, пропитанных при высокой температуре синтетическими смолами. Применяется в конструкциях, от которых требуются химическая стойкость и высокое сопротивление истиранию.

Фибролитом называют плитный материал, изготовленный на основе отходов деревообработки (древесных стружек), скрепленных минеральными вяжущими. Изделия из фибролита морозостойкие, не загнивают, не поражаются грызунами. Применяются для изготовления перекрытий, перегородок и покрытий сельскохозяйственных и складских зданий, а также стен деревянных стандартных зданий.

Арболит - деревобетон на минеральном вяжущем. Для изготовления арболита используют отходы лесопиления и переработки древесины. Применяют для изготовления навесных панелей наружных стен, самонесущих панелей наружных и внутренних стен, плит покрытий.

Древесностружечные и древесноволокнистые плиты изготовляют методом плоского прессования отходов лесопиления и переработки древесины, смешанных с синтетическими смолами. Применяют для облицовки внутренних стен общественных и административных зданий, для покрытия полов.

Контрольные вопросы

1. Какие основные разновидности пороков ствола дерева?

2. Что относится к порокам древесины?

3. Какие основные виды трещин в древесине, от чего они возникают?

4. Какие основные виды сучков, как они влияют на свойства древесины?

5. При каких условиях древесина не гниет и не поражается грибами?

6. Меры по предотвращению древесины гниению и горению.

7. Виды лесоматериалов, пиломатериалов и полуфабрикатов.

8. Какие материалы можно получить из отходов древесины?

РАБОТА № 6