Как строительный материал древесина обладает рядом положительных свойств: сравнительно высокой прочностью при небольшой объемной массе; достаточной упругостью и малой теплопроводностью.

Не все хвойные и лиственные породы древесины одинаково применяются в строительстве: явное преимущество имеют хвойные породы ввиду их значительно большей распространенности, лучшего качества древесины, большей длины и прямизны стволов.

Сосна – вследствие ее распространенности и доступности, а также высоких строительных качеств ее наиболее широко применяют в строительстве. Древесина ее мягкая, прочная и легкая, хорошо поддается всем видам механической обработки. Сосну используют для стен и полов жилых домов, мостов, столбов, подмостей, эстакад, крепления откосов и траншей, а также для изготовления столярного сортамента – дверей, оконных рам и т.д.

Ель – по качеству еловая древесина несколько уступает сосновой, используют ее в строительстве очень широко. Спелая древесина ели белого цвета, мягкая, легкая и менее смолистая, чем у сосны, поэтому она легко загнивает. Ствол ели ровный и прямой, хорошо поддающийся механической обработке – распиловке, измельчению. Однако большая сучковатость и твердость сучков несколько затрудняет обработку древесины, преимущественно в мелком сортамента.

Лиственница – обладает более тяжелой, твердой и прочной, чем ель и сосна древесиной. Она отличается повышенной стойкостью против загнивания и поэтому особенно ценится в гидростроительстве и мостостроении. К отрицательным характеристикам древесины лиственницы нужно отнести склонность к растрескиванию, вследствие большой разницы в радиальной и тангенсальной усушке. большая масса древесины лиственницы затрудняет ее сплав, что в связи с отдаленностью основных районов произрастания делает ее малодоступным материалом. Поэтому применение ее в строительстве ограничено и носит преимущественно местный характер.

Дуб – имеет плотную, прочную и упругую древесину с заболонью желтоватого цвета и хорошо развитыми серцевинными лучами. Дубовая древесина является весьма ценной: она хорошо сохраняется как на воздухе, так и под водой, обладая высокой стойкостью против гниения. Отрицательным свойством ее является повышенная склонность к растрескиванию вследствие значительной усадки при высыхании.

Дубовую древесину применяют для ответственных конструкций, особенно для деталей, работающих под воздействием нагрузок, которые направлены поперек волокон, как, например, опорные подушки, прокладки, шпонки, нагели и др. благодаря красивой структуре и окраске ее часто используют в качестве отделочного материала и при изготовлении мебели. Дубовый паркет – самый прочный и красивый вид полов. Столярные изделия из дуба отличаются красотой и долговечностью.

Береза – ее древесина обладает высокой прочностью, особенно при ударных нагрузках, имеет однородное строение и значительную твердость. К недостаткам ее надо отнести малую сопротивляемость действию грибов-разрушителей, а также кривизну ствола. Эти недостатки ограничивают е использование в строительстве. Большее применение древесина березы находит в фанерном производстве, а также для изготовления токарных изделий, ручек инструментов и др.

Осина – имеет мягкую и легкую древесину белого цвета, значительно менее прочную, чем береза. В современном строительстве осину почти не применяют. В сельском хозяйстве из осины возводят небольшие подсобные постройки, а учитывая ее мягкость, хорошую раскалываемость и легкость лущения, довольно широко применяют для изготовления кровельной дранки.

Древесина – материал неоднородный, имеющий многочисленные отклонения от нормы и повреждения. Все, что снижает качество древесины – неправильность ее строения, повреждения, различные заболевания – называют пороками.

Сучком называют заключенное в древесине ствола основание ветвей, живых или отмерших при жизни дерева. Сучки – наиболее распространенный порок древесины; особенно они вредны потому, что нарушают однородность строения дерева, около них волокна искривляются, что понижает прочность древесины. Они затрудняют и чистую обработку древесины и уменьшают рабочее сечение пиломатериалов – досок и брусков.

Трещины и деформации являются обычным ее пороком. Наличие трещин нарушает целостность древесины и снижает выход высокосортных пиломатериалов и фанер.

Пороки формы ствола – отклонения его от нормальной форы – можно отнести к весьма распространенным порокам древесины. Их легко выявляют и в зависимости от степени пораженности ствола выбраковывают.

Сбежистость ствола заключается в резком уменьшении толщины бревна на всем его протяжении от комля до вершины.

Закомелистость – резкой увеличение диаметра комлевой части дерева по сравнению с его остальной частью.

Кривизной называют искривление ствола дерева по длине.

Наростом называют местное утолщение ствола, имеющее различные форму и размеры.

Пороки строения древесины.

Ненормальный наклон волокон – отклонение направления волокон от продольной оси сортимента.

Свилеватостью называют ненормальное строение древесины, выражающееся в извилистом или путаном строении волокон.

Завитком называют местное искривление годовых слоев древесины, вызванное наличием сучков или проростей.

Кренью называют местное изменение строения древесины с ненормальным утолщением летней древесины годового слоя при значительном повышении ее твердости на более узкой стороне и смещении сердцевины.

Сердцевина – центральный участок ствола, состоящий из рыхлой и непрочной ткани, можно рассматривать как порок древесины. Прилегающая к ней древесина обладает повышенной склонностью к растрескиванию.

Повреждения насекомыми и грибами.

Червоточиной называют повреждения, причиняемые древесине насекомыми. Они обычно имеют вид бороздок, расположенных под корой, а также круглых или овальных отверстий, идущих в глубь древесины. Червоточина повреждает сортность древесины в зависимости от размеров повреждения.

Повреждения грибами обычно изменяют нормальный цвет древесины: она окрашивается в бурый, красноватый или коричневый цвет.

Выделяют две группы древесных пород, встречающиеся в лесах нашей страны: хвойные и лиственные. Породу растущего дерева сравнительно легко определить, оценивая внешний вид кроны, коры, листьев или хвои. Гораздо труднее распознать породу срубленной древесины, особенно после распиловки и других видов обработки, поэтому ее оценивают по макро и микроструктуре.

Хвойные породы относятся к голосеменным растениям с узкими игловидными или чешуевидными листьями (хвоей), большей частью вечнозеленые и смолистые; макроструктура древесины большинства пород характеризуется наличием смоляных ходов, хорошо заметных границ годичных слоев.Из хвойных пород чаще всего применяют сосну, лиственницу, ель, пихту и кедр.

Сосна – наиболее распространенная хвойная порода. Древесина сосны ядровая с розовым или буро-красным ядром и желтовато-белой заболонью. Ядро древесины обильно пропитано смолистыми веществами, содержание смолы – 18-20 кг/м 3 древесины. Отличается прямизной ствола, малой плотностью (ρ = 470..540 кг/м 3 ), высокой прочностью при растяжении (Rр = 110 МПа), при сжатии (Rсж = 48 МПа), при изгибе (Rизг = 85 МПа), хорошо поддается обработке. Из сосны изготавливают деревянные несущие конструкции, различные столярные изделия, фанеру и т.д.

Лиственница – ядровая порода. Цвет ядровой древесины темный, серо-красный. Лиственница значительно богаче смолистыми веществами (20-25 кг/м 3 ), чем сосна. Плотность ρ = 630…790 кг/м 3 , древесина твердая и прочная (Rр = 125 МПа, Rсж = 62 МПа, Rизг = 105 МПа), но труднее поддается обработке, менее подвержена гниению чем сосна. При сушке древесина лиственницы подвержена сильному растрескиванию. Применяется в конструкциях для гидротехнических сооружений.

Ель – спелодревесная порода, древесина которой отличается от сосны меньшей плотностью (ρ = 350..500 кг/м 3 ), белым цветом, мягкостью, меньшим содержанием смолы (5-10 кг/м 3 ), относительно высокими прочностными показателями (Rр = 120 МПа, Rсж = 44 МПа, Rизг = 80 МПа;), однако при использовании в сырых местах быстро загнивает. Из ели изготавливают столярные изделий и строительные конструкции, эксплуатируемые в сухих местах.

Пихта – древесина по внешнему виду напоминает древесину ели, но не содержит смолы, более хрупкая, хуже обрабатывается, легче колется. Физико-механические свойства: ρ = 370…600 кг/м 3 , Rр = 70 МПа, Rсж = 40 МПа, Rизг = 70 МПа близки к свойствам древесины ели. В строительстве древесину пихты используют для тех же целей, что и древесину ели.

Кедр – по сравнению с другими хвойными древесными породами древесина самая мягкая и легкая, плотность ρ = 400..450 кг/м 3 . Кедр — ядровая порода, ядро отличается по цвету от заболони более темным цветом, легкий в обработке с красивой текстурой. Применяется для изготовления всякого рода резных изделий.

Лиственные породы — относятся к покрытосеменным растениям с хорошо развитыми листовыми пластинками; макроструктура их древесины характеризуется наличием сосудов, сердцевинных лучей, размытых границ годичных слоев. Лиственные породы. применяемые вы строительстве: дуб, бук, ясень, береза, граб, осина, ольха и др.

Дуб – ядровая порода, древесина плотная (ρ = 600..900 кг/м 3 ), твердая и очень прочная: Rр = 130 МПа, Rсж = 58 МПа, Rизг = 106 МПа. Многочисленные крупные сердцевинные лучи видны на всех разрезах и придают древесине дуба красивую своеобразную текстуру. Дуб хорошо обрабатывается, полируется, окрашивается. Древесина дуба в условиях переменной влажности более хорошо сохраняется, поэтому его применяют в ответственных конструкциях (шпонки, нагели и т.п.), в гидротехнических сооружениях, мостостроении, а также для изготовления паркета, столярных изделий. Древесина дуба при быстрой сушке подвержена сильному растрескиванию и короблению при сушке.

Бук – древесина белая с красноватым оттенком спелодревесная (ядро и заболонь не отличаются по цвету), плотность ρ = 810. 930 кг/м 3 . Древесина бука крепкая, но чрезвычайно нестойкая в условиях переменной влажности. При высыхании коробится и растрескивается, легко загнивает во влажных условиях. Прочностные показатели древесины бука не ниже древесины дуба. Применяется для изготовления паркета, фанеры.

Береза – заболонная самая распространенная в лесах России лиственная порода, древесина белого цвета, плотность ρ = 500..770 кг/м 3 , легко загнивает в сырых и плохо вентилируемых местах. Березу используют для изготовления фанеры, столярных изделий и отделочных материалов, особую ценность представляет карельская береза с извилистой своеобразной и узловатой текстурой. Прочность: Rр = 125 МПа, Rсж = 55 МПа, Rизг = 110 МПа

Ольха – заболонная порода с мягкой древесиной, склонной к загниванию, используют в основном так, как и березу.

Осина – заболонная широко распространенная порода. Ее древесина с зеленоватым оттенком, легкая ρ = 350..530 кг/м 3 , мягкая, легко обрабатывается (Rр = 120 МПа, Rсж = 42 МПа, Rизг = 78 МПа), мало усыхает. Используется в зданиях временного назначения.

Ясень – ядровая порода плотностью ρ = 570..930 кг/м 3 , древесина тяжелая, гибкая, вязкая, но менее прочная, чем у дуба. Ясень относят к дефицитным породам. Древесина имеет красивую текстуру, хорошо полируется, мало трескается и мало коробится.

Пороки древесины

Пороками древесины называют: отклонения строения древесины от нормального, нарушение внешней формы ствола дерева, различные повреждения, оказывающие влияние на ее технические свойства. Пороки снижают сортность древесины и ограничивают области ее применения в строительстве. В зависимости от причин появления пороки можно разделить на следующие основные группы: сучки, трещины, неправильности формы ствола и строения древесины, ненормальная окраска, гниль, повреждения насекомыми.

Виды лесоматериалов и изделий из древесины

К основным технологическим операциям при производстве древесных материалов относятся добыча и обработка. Добыча древесины предполагает валку, раскряжевку и окорку деревьев. Раскряжевка — процесс поперечного деление хлыстов (стволов поваленного дерева), опиленных от корневой части и очищенных от сучьев. При этом выделяют деловую и дровяную части ствола дерева. Древесные материалы производят на деревообрабатывающих предприятиях при помощи таких технологических операций как распиловка, строгание, лущение, фрезерование, сборка полуфабрикатов, обработка отходов, сушка, защитная обработка древесины и др.

Распиловка – раскрой бревен. Строгание – снятие специальными ножами тонких срезов древесины, лущение – снятие специальными ножами тонких срезов древесины по спирали. Фрезерование – резание специальными ножами и получение требуемого профиля древесных материалов. Сборка полуфабрикатов – соединение заготовок, полученных после механической обработки, предполагает их склеивание. Применение современных полимерных клеевых составов позволяет склеивать доски и получать крупноразмерные элементы деревянных клееных конструкций. Обработка отходов — сортировка, перемешивание со связующим и формование (часто горячее прессование). Сушка – повышает прочность древесины и значительно удлиняет сроки ее эксплуатации. Защитная обработка древесины – антисептирование и антипирировнаие.

Лесоматериалы – материалы из древесины, сохранившие ее природную физическую структуру и химический состав. Лесоматериалы подразделяют на необработанные (круглые) и обработанные (пиломатериалы, колотые, шпон и др.)

Круглые лесоматериалы. В зависимости от толщины (диаметра) в верхнем отрубе отрезка ствола дерева очищенного от сучьев круглый лес имеет различные названия: кряжи – (диаметр в верхнем отрубе 40-60 см, длина 1-3 м), бревна (толщина в верхнем отрубе 16-39 см и длина 4…6,5 м), подтоварник или накатник (диаметр – 8-13 см, длина 3-9 м) и жерди (диаметр 2-7 см, длина 3-9 м).

Кряжи применяют в основном для получения шпона, шпал Отрезки кряжей, соответствующие по длине рабочим размерам деревообрабатывающего оборудования, называется чураками. Бревна применяют для несущих строительных конструкций и для получения различных пиломатериалов. Подтоварник и жерди используют для различных целей в строительстве, в том числе и для получения древесной щепы.

Пиломатериалы — изготовляют продольным пилением круглого леса с последующей поперечной распиловкой полученного полуфабриката. По внешнему виду пиломатериалы подразделяются на необрезные и обрезные. У необрезных пиломатериалов пропилены только пласти, а кромки не пропилены. У обрезных – пропилены пласти и кромки со всех четырех сторон либо с кромками, имеющими тупой или острый обзол — сохранившуюся часть поверхности бревна. По форме и размерам поперечного сечения различают следующие виды пиломатериалов: пластины, четвертины, лежни, брусья, бруски, горбыль, доски, обапол (горбыльный и дощатый) и шпалы. Пластины получают продольной распиловкой бревен на две половины, четвертины – продольной распиловкой по двум взаимно перпендикулярным диаметрам. Лежни – бревна, опиленные на 2 канта, брусья – бревна, опиленные на 4 канта, при этом ширина и толщина превышает 100 мм. Горбыль – срезанная наружная часть бревна, у которой с одной стороны во всю длину сделан пропил, а другая поверхность не обработана (неполная пластина). Доски – получают продольной распиловкой бревен по нескольким параллельным между собой плоскостям, толщина досок 13-100 мм, при этом ширина вдвое превышает их толщину. Доски бывают тонкие (толщиной менее 35 мм) и толстые (толщиной 35 мм и более). В строительстве доски подразделяются в зависимости от толщины: шалевка (7-19 мм) тес (22-35 мм), доска (40-80 мм) и лафет (90-130 мм). Бруски – пиломатериалы толщиной до 100 мм, имеющие отношение ширины к толщине менее двух.

Оценка качества пиломатериалов должна производиться по пласти или кромке, худшей для данной доски, а брусков и брусьев квадратного сечения — по худшей стороне.

К фрезерованным, в том числе погонажным, материала относятся различные профильные изделия: поручни для перил лестниц; плинтусы для оформления углов между полом и стенами; наличники для оформления дверных и оконных коробок; доски для облицовки; паркет штучный и др.

Лущеные, строганые и колотые лесоматериалы. Лущеные лесоматериалы, получают резанием древесины по спирали (лущением). Путем лущения — срезания слоя древесины в виде непрерывной ленты с вращающегося предварительно окоренного и нагретого (распаренного) отрезка ствола (чурака) — получают шпон толщиной от 0,55 до 1,5 мм. Лущеный шпон используется в качестве полуфабриката для изготовления клееной фанеры, слоистых пластиков и облицовки (фанерования) изделий из древесины. Строганые изготавливают резанием древесины ножами, формирующими плоскую поверхность раздела. Колотые — производят продольным разделением древесины клиновидными инструментами.

Измельченные лесоматериалы получают переработкой древесины на специальном оборудовании (рубильном, строгальном, размольном). К этой категории материалов относятся технологическая щепа, технологические опилки, стружка и древесная мука. Технологическая щепа, получаемая в виде товарной продукции из низкокачественной древесины и круглых отходов лесопиления, широко используется в производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит, а также в качестве исходного сырья для изготовления древесных заполнителей в таких композиционных материалах и изделиях на их основе, как арболит, фибролит, цементно-стружечные плиты.

Композиционные древесные материалы. К этой категории древесных материалов относятся: клееная древесина и композиционные материалы на основе измельченной древесины. Клееная древесина подразделяется на слоистую клееную — фанера, фанерные плиты, древесно-слоистые пластики; массивную клееную — клееные доски, бруски, брусья, плиты и комбинированную клееную — столярные плиты, сочетающие в себе массивную древесину и шпон, паркетные доски, паркет щитовой, оконные и дверные блоки, щиты. Клееные материалы и элементы клееных конструкций в ряде случаев эффективнее железобетонных или металлических.

Фанера общего назначения представляет собой листовой материал, склеенный из трех и более слоев лущеного шпона, обычно с взаимно перпендикулярным расположением волокон в смежных слоях; расположение слоев шпона возможно под углом 45° или звездообразно — под углом 30 и 60°. Наименование фанеры определяется породой древесины, из которой изготовлен лицевой слой (рубашка) изделия — березовая, ольховая, буковая, липовая, осиновая, тополевая, кленовая, еловая, сосновая, пихтовая, кедровая, лиственная. Склеивание фанеры производится разными, отличающимися различной стойкостью к действию воды и атмосферной влаги, клеями, например фенолформальдегидными, карбамидными и др. Фанера общего назначения используется для изготовления дверей, панелей, рам, опалубки, внутренней облицовки стен, потолков, перегородок, а водостойкая, высокой прочности и жесткости фанера применяется для создания пространственных несущих строительных конструкций.

Древесные слоистые пластики (ДСП) представляют собой композиционные материалы, изготавливаемые из листов березового лущеного шпона, пропитанных резольными смолами, и склеенные в процессе термической обработки под большим давлением. Пластики отличаются высокой плотностью (от 1230 до 1300 кг/м 3 ).

Древесностружечные плиты (ДСтП) получают путем горячего прессования формовочной массы, состоящей из смеси древесных стружек и полимерного связующего мочевиноформальдегидной или фенолоформальдегидной смол. По способу изготовления различают плиты плоского прессования, у которых древесные частицы расположены параллельно лицевым поверхностям плиты, и экструзионного (путем выдавливания из мундштука пресса) формования — с древесными частицами, расположенными преимущественно перпендикулярно этим поверхностям.

Для придания древесностружечным плитам био- и огнестойкости, гидрофобности в связующее или в стружку вводятся антисептики, антипирены или гидрофобные вещества. Плотность древесностружечных плит в зависимости от их структуры, способов формования может колебаться в пределах от 550 до 820 кг/м, а их водостойкость непосредственно связана с видом используемого связующего и породой древесины частиц стружки..

Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготавливаются методом горячего прессования волокнистых масс, состоящих из целлюлозосодержащих волокон, наполнителей, синтетических полимеров и специальных добавок. Древесноволокнистые плиты в зависимости от плотности подразделяются на мягкие (М), полутвердые (ПТ), твердые (Т) и сверхтвердые (СТ). Основным сырьем в технологии производства ДВП являются отходы лесозаготовок и деревоперерабатывающих производств (древесная щепа и дробленка), а также стебли камыша, льняная костра и другие растительные материалы.

Фибролит – плитный материал, получаемый в результате твердения неорганического вяжущего с наполнителем из спрессованной массы древесной «шерсти» — тонких длинных стружек. Древесную шерсть производят в виде лент шириной 4-7 мм и толщиной 0,25-0,5 мм из отходов хвойных и лиственных пород. Фибролит выпускают в виде крупноразмерных плит длиной до 3 м, шириной до 1,2 м, толщиной 30, 50, 70, 100 мм.

Арболит – изготавливают из цемента и древесных опилок, дробленой стружки или щепы.