Поиск по сайту

(098)800-01-54

(095)398-35-88

Строение древесины

Древесина это - это ткань высших растений, служащая для проведения воды и растворов минеральных солей от корней к листьям и другим органам дерева.

Древесина состоит из элементарных клеток, разнообразных по размерам и форме, прочно связанных между собой и имеет слоисто-волокнистое строение. Представление о ней можно получить, рассматривая три главных разреза ствола: поперечный или торцовый (плоскость разреза перпендикулярна оси ствола) радиальный (вдоль ствола через середину), тангентальныи (вдоль ствола на некотором расстоянии от сердцевины). На поперечном разрезе сердцевина  1 имеет вид темного (или другого цвета) пятна диаметром 2-5 мм. .Она состоит из мягких рыхлых  тканей и быстро загнивает. На радиальном разрезе сердцевина имеет вид прямой или извилистой узкой полосы. Кора покрывает дерево и состоит из внешнего слоя и внутреннего слоя - луба, который проводит воду с органическими веществами, выработанными в листьях, вниз по стволу. Кора предохраняет дерево от механических повреждений, резких перемен температуры и других вредных влияний среды. Между корой и древесиной располагается очень тонкий, невидимый невооружённым глазом слой - камбий. Он состоит из живых клеток, которые на протяжении всего периода роста откладывают элементы (клетки) в сторону древесины и в сторону коры.

Благодаря этому дерево растёт. Древесина местного происхождения окрашена обычно в светлый цвет. При этом у одних пород вся масса древесины одного цвета (ольха, береза, граб и др) у других центральная часть имеет более тёмную окраску (дуб, лиственница, сосна и др.). Темноокрашенная часть ствола называется ядром, а светлая периферийная часть заболонью.

У некоторых пород центральная часть ствола растущего дерева отличается   от  периферийной меньшим содержанием воды.

Породы, имеющие ядро, называются ядровыми. Остальные, у которых нет различия между центральной и периферической частью ствола ни по цвету, ни по содержанию воды, называются заболонными (безъядровыми).

На поперечном разрезе ствола можно видеть концентрические слои, расположенные вокруг сердцевины. Эти образования называются годичными слоями и представляют собой ежегодный прирост древесины. На радиальном разрезе годичные слои имеют вид продольных полос, на тангентальном -извилистых конусообразных линий. Годичный слой состоит из ранней и поздней древесины. Различие между ранней и поздней древесиной четко выражено у хвойных пород и некоторых лиственных пород (у дуба, ясеня, карачага). от количества поздней древесины зависит её плотность и механические свойства. На поперечном разрезе некоторых пород видны невооружённым глазом светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре линии - сердцевинные лучи Они имеются у всех пород, но хорошо видны у дуба, бука, платана, на радиальном разрезе сердцевинные лучи имеют вид блестящих широких или узких коротких или длинных полосок или чёрточек; на тангентальном они похожи на чечевички или имеют веретенообразную форму. Сердцевинные лучи на радиальном разрезе создают красивый рисунок, что имеет практическое значение при выборе древесины.

Классификация древесных пород

Основные признаки при определении породы: наличие ядра, ширина заболони и степень резкости перехода от ядра к заболони; степень видимости годичных слоев, разница между ранней и поздней древесиной; наличие и размеры сердцевинных лучей; размеры сосудов; наличие смоляных ходов; их размеры и количество. Дополнительные признаки - цвет, блеск, текстура (рисунок), плотность и твёрдость.

Породыдревесины

К хвойным породам относятся такие, у которых хорошо заметны годичные слои из-за того, что поздняя древесина темнее ранней. У хвойных пород нет сосудов, сердцевинные лучи очень узкие и невооружённым глазом не видны. Некоторые хвойные породы содержат смоляные ходы. Яркими представителями хвойных  пород являются лиственница, сосна, кедр, ель, пихта и т.д.

К лиственным кольцесосудистым относятся породы с хорошо заметными годичными слоями. В ранней древесине годичных слоев этих пород крупные сосуды образуют сплошное кольцо отверстий, хорошо видимое простым глазом; в плотной поздней древесине видны рисунки, образованные скоплениями мелких сосудов. Сердцевинные лучи видны у большинства пород. Эти породы ядровые (дуб, ясень, ильм, вяз, карагач и др.)

К лиственным рассеянно-сосудистым относятся породы, у которых годичные слои видны плохо; сосуды на поперечном разрезе не образуют сплошного кольца, а расположены равномерно по всей ширине годичного слоя. У некоторых пород видны сердцевинные лучи. К этим породам относятся бук, граб, клён обыкновенный, берёза, орех грецкий, груша, чинара (платан восточный), самшит, липа, ольха, осина и др.

Физико-механические свойства древесины

Физические свойства

К ним относятся: внешний вид, запах, показатели макроструктуры, влажность и связанные с ней изменения (усушка, разбухание, растрескивание, коробление), плотность, электро-, звуко- и теплопроводность.

Внешний вид древесины определяется её цветом, блеском, текстурой и макроструктурой. Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, смолистые и красящие вещества, которые находятся в полостях клеток. Меняется окраска древесины и в результате поражения её различными видами грибов. У молодых деревьев древесина обычно светлее, чем у старых. Устойчивым цветом обладают дуб, груша, белая акация, самшит, каштан. блеск - это способность направленно отражать световой поток. Блеск древесины зависит от её плотности, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей, которые направленно отражают световые лучи, за счёт чего и образуется блеск на радиальном разрезе. Особым блеском отличаются бук, клён, ильма, платан, белая акация, дуб.

Текстурой называется рисунок, получаемый на разрезах древесины при перерезании её волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Хвойные породы на тангентальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины имеют красивую структуру. Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, бук, клён, карагач, ильм, платан) имеют очень красивую текстуру радиального и тангентального разрезов.

Запах древесине придают находящиеся в ней смолы, эфирные масла, дубильные и другие вещества. Характерный запах скипидара у хвойных пород -сосны, ели. Дуб имеет запах дубильных веществ, бакаут и палисандр -ванили.

Макроструктура характеризуется шириной годичных слоев, определяемой числом слоев на 1 см среза, отмеренного в радиальном направлении на поперечном срезе. Древесина хвойных пород имеет более высокие физико-механические показатели, если в 1 см не менее 3 и не более 25 слоев. У лиственных кольцесосудистых пород (дуба, ясеня) увеличение ширины слоев происходит за счёт поздней зоны и поэтому увеличивается прочность, плотность и твёрдость. У древесины лиственных рассеянососудистых пород (берёза, бук) нет чёткой зависимости свойств от ширины годичных слоев.

Влажностью (абсолютной) древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объёме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Влага, пропитывающая клеточные блоки, связанной или гигроскопичной; влага, заполняющая плоскости клеток и межклеточные пространства, - свободной или капиллярной.

При высыхании древесины сначала испаряется свободная влага, а затем гигроскопичная. При увлажнении влага из воздуха пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения. Дальнейшее насыщение древесины с заполнением полостей клеток и межклеточных пространств происходит при вымачивании, пропаривании, сплаве, дожде.

Различают следующие ступени влажности древесины: мокрая - длительное время находящаяся в воде, влажность выше 100 %; свежесрубленная -влажность 50-100%; воздушно-сухая -долгое время хранившаяся на воздухе, влажность 15-20% (в зависимости от климатических условий и времени года); комнатно-сухая - влажность 8-12%; абсолютно сухая - влажность около 0%

Плотность влажной древесины ρW, кг/м3, - это отношение массы древесины при влажности W,кг, к её объёму V, мЗ

ρW=m*w/Vw

Условная плотность древесины - это отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии при пределе гигроскопичности. С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12% - 670 кг/м3, а при влажности 25%-710 кг/м3.

Звукопроводимость - это свойство материала проводить звук. Она характеризуется скоростью распространения звука в материале. В древесине быстрее всего звук распространяется вдоль волокон (5000 м/с), медленнее всего в радиальном направлении (ок. 2000 м/с) и очень медленно в тангентальном (1500 м/с). Звукопроводимость древесины в продольном направлении в 16, а в поперечном в 3-4 раза больше звукопроводимости воздуха. Это свойство древесины и её способность резонировать (усиливать звук без искажения тона) используют в производстве музыкальных инструментов. Наилучший материал для них - древесина ели, пихты кавказской и кедра сибирского.

Электропроводимость древесины характеризуется её сопротивлением прохождению электрического тока. Она зависит от породы, температуры, направления волокон и влажности древесины. Электропроводимостью сухой древесины незначительна, что позволяет применять её в качестве изоляционного материала (розетки под штепсели и выключатели).

Механические свойства древесины

К ним относятся: прочность, твёрдость, жёсткость, ударная вязкость и др. Прочность - способность древесины сопротивляться разрушению от механических усилий, характеризующихся пределом прочности. Основные виды действия механических сил - растяжение, сжатие, статический изгиб, сдвиг. Предел прочности при растяжении вдоль волокон у отдельных пород достигает 176 МПа (акация белая). Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон для всех пород 130 МПа. Прочность древесины при растяжении поперёк волокон мала (1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон), а при сжатии поперёк волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз. У лиственных пород с широкими сердцевинными лучами (дуба, бука, граба) прочность при радиальном сжатии выше в 1,5 раза, чем при тангентальном; у хвойных, наоборот, прочность выше при тангентальном сжатии. Прочность при скалывании вдоль волокон составляет 1/5 часть от прочности при сжатии вдоль волокон. У лиственных пород с широкими сердцевинными лучами (бука, дуба, граба) скалывание по тангентальной плоскости на 10-30% выше, чем по радиальной.

Твёрдость - это свойство древесины сопротивляться внедрению тела определённой формы. Твёрдость торцовой поверхности выше твёрдости боковой поверхности (тангентальной и радиальной) на 30% у лиственных пород и на 40% у хвойных. По степени твёрдости все древесные породы можно разделить на три группы: 1) мягкие - торцовая твёрдость 40 МПа и менее (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан); 2) твёрдые - торцовая твёрдость 40,1 - 80 МПа (лиственница сибирская, берёза, бук, дуб, вяз, ильм, карагач, платан, рябина, клён, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень); 3) очень твёрдые - торцовая твёрдость более 80 МПа (акация белая, берёза железная, граб, кизил, самшит, фисташки, хмелеграб, тис).

Ударная вязкость - способность древесины поглощать работу без разрушения.

Раскалывание древесины имеет практическое значение, так как некоторые сортименты её заготавливают раскалыванием (клёпка, обод, спицы, дрань). Сопротивление раскалыванию по радиальной плоскости у древесины лиственных пород меньше, чем по тангентальной. Это объясняется влиянием сердцевинных лучей (у дуба, бука, граба). У хвойных, наоборот, раскалывание, по тангентальной плоскости меньше, чем по радиальной.

Способность древесины удерживать металлические крепления - важное её свойство. При вбивании в древесину волокна частично перерезаются или раздвигаются и, таким образом, оказывают на боковую поверхность гвоздя давление, которое называют трением, удерживающим гвоздь в древесине. Сопротивление древесины выдёргиванию шурупов примерно в 2 раза больше, чем сопротивление выдёргиванию гвоздей.

Способность древесины изгибаться и позволять гнуть её. Лучше поддаются процессу изгибания лиственные кольцесосудистые (дуб, ясень, и др.) и рассеянососудистые (берёза) породы. У хвойных пород способность к изгибанию невысокая. У влажной древесины эта способность выше, чем у сухой.