Недостатки древесины как материала
-- Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений.
-- Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха..
-- Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.).
--Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов.
--Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы
15.Микро- и макростроение древесины.
Макроструктура – это видимая невооруженным глазом или при небольшом увеличении (до 6 раз) внутренняя или поверхностная часть материала. В строительном материаловедении принято различать структуры поверхностного и внутреннего слоев.
Структура древесины отличается значительной неоднородностью. Это видно невооруженным глазом на главных разрезах ствола поперечном 1, радиальном 2 и тангенциальном 3. Поперечным (торцовым) называют разрез, проходящий перпендикулярно оси ствола. Радиальный разрез проходит вдоль оси ствола по радиусу или диаметру поперечного сечения. Тангенциальный разрез образован плоскостью, параллельной оси ствола и рассекающей поперечное сечение по хорде.
Выделяют следующие основные элементы макроструктуры:
--Сердцевина - узкая центральная часть ствола. Она представляет собой рыхлую, слабую ткань первичного образования, легко поддается загниванию. В досках и брусках толщиной до 50 мм сердцевина, как правило, не допускается.
--Ядро - это внутренняя зона древесного ствола, большей частью темноокрашенная.
--Заболонь - светлая наружная зона ствола, окружающая ядро. В основном она состоит из живых клеток.
--Камбий - тончайший слой из полностью живых клеток, способных к росту и делению на большую часть, откладываемую в сторону древесины, и меньшую часть - в сторону от центра, где расположен следующий слой в виде луба (внутренний слой коры).
-- Годичные слои представляют собой ежегодный прирост древесины. Каждый годичный слой состоит из ранней и поздней древесины. Ранняя древесина образуется весной, поздняя - к концу лета. ранняя древесина более пористая и слабая, а поздняя - более плотная и прочная. Чем больше в годичном слое поздней древесины, тем выше механические свойства породы.
Микроструктура древесины представлена большим числом мельчайших клеток. Оболочки клеток состоят в основном из органического вещества - целлюлозы. Это природный полимер, нерастворимый в воде и органических растворителях. Целлюлоза образует систему первичных волокон, называемых микрофибриллами. Первичные волокна расположены в оболочках клеток в несколько слоев.
Древесина состоит из 40...50 % целлюлозы, 20...30 % лигнина, 15...30 % гемицеллюлозы и 1...3 % смол, масел и дубильных веществ. Волокна ориентированы в основном вдоль оси ствола. Стенки клеток древесинного вещества сравнительно тонкие. Ориентированное расположение волокон служит причиной неодинаковых свойств древесины в радиальном, тангенциальном и продольном направлениях. Полости клеток, на которые приходится значительная часть объема, формируют вместе с межклеточными промежутками большую пористость древесины.
Свойства древесины характеризует комплекс показателей, в число которых входят внешний вид, цвет, текстура, плотность, пористость, влажность, усушка, прочность, твердость, способность удерживать металлические крепления.
Текстура - это рисунок, образующийся на поверхности древесины при перерезании ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Древесина хвойных пород обладает, как правило, простой и однообразной текстурой.
.Плотность древесины независимо от породы дерева плотность принимают равной 1530 кг/м3Пористость древесины связана с ее плотностью. С уменьшением средней плотности от 800 до 300 кг/м3 пористость возрастает с 55 до 80 %. Следовательно, большую часть объема древесины занимают поры.
16.Влажность древесины и зависимость ее свойств от влажности.
Если образец абсолютно сухой древесины выдерживать длительное время во влажном воздухе, то его масса вначале будет возрастать, а затем стабилизируется. Связано это с тем, что водяные пары конденсируются в стенках клеток древесины. Влагу, накапливающуюся в стенках клеток, называют связанной или гигроскопической. Состояние древесины, при котором клеточные стенки максимально насыщены водой, а в полостях клеток находится только воздух, характеризуется пределом гигроскопичности. Для большинства пород влажность, соответствующая пределу гигроскопичности при комнатной температуре, составляет 30 % по массе.
При насыщении древесины капельно-жидкой водой заполняются не только стенки, но и полости клеток. Влагу, находящуюся в полостях клеток, называют свободной или капиллярной. Она не влияет на разбухание и прочность древесины, но может изменить другие физические свойства.
Учитывая большое влияние влажности, условились все свойства определять при стандартной влажности, равной 12 %. Этот показатель соответствует влажности сухой древесины, которая хранится в комнатных условиях.
Усушка- это уменьшение линейных размеров и объема деревянных изделий при удалении из древесины связанной влаги. Вдоль волокон древесины усушка наименьшая - 0,1...0,3 %, в тангенциальном направлении - 6... 12 и в радиальном - 3...6 %.
Неравномерные деформации усушки в разных направлениях сопровождаются возникновением внутренних напряжений и являются причиной растрескивания и коробления пиломатериалов и деревянных.
Древесина является плохим проводником теплоты, что обусловлено ее пористостью (поры заполнены воздухом). Сопротивляемость древесины скалыванию и смятию весьма невелика, и разрушение при растяжении происходит не в виде разрыва, а в виде скалывания или смятия в местах закрепления изделия.
Прочность древесины, особенно на сжатие и изгиб, зависит от ее влажности. Существенное влияние оказывает только связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. По мере возрастания влажности прочность древесины уменьшается, особенно при влажности 20...25 %. За пределом гигроскопичности (более 30 %) прочность древесины остается неизменной.
Твердость имеет большое значение при обработке древесины режущим инструментом. Наибольшей твердостью обладает торцовая поверхность. По степени твердости все древесные породы разделяют на три группы:
• мягкие (торцовая твердость - менее 38,5 МПа при 12%-й влажности) - сосна, ель, кедр, пихта, липа, тополь, ольха;
• твердые (торцовая твердость - 38,5...82,5 МПа) - лиственница, береза, бук, вяз, дуб, ясень, клен;
• очень твердые (более 82,5 МПа) - акация белая, береза железная, граб, тисе, кизил, самшит.
Способность удерживать металлические крепления - своеобразное свойство древесины, обусловленное упругостью ее волокон. Способность удерживать металлические крепления оценивают по сопротивлению выдергиванию гвоздей или шурупов. Сопротивление выдергиванию соответствует усилию, необходимому для выдергивания из древесины гвоздя или шурупа стандартных размеров.
Наибольшее сопротивление выдергиванию оказывает древесина в радиальном и тангенциальном направлениях.
17.Пороки древесины.
Пороками древесины называют отклонения от нормального строения, а также повреждения, которые оказывают влияние на ее технические свойства. Пороки появляются как при росте дерева, так и при хранении на складах и эксплуатации. В зависимости от причин их появления пороки делят на следующие группы: пороки, зависящие от неправильного строения, образовавшиеся от механического повреждения; от грибковых заболеваний; от повреждений насекомыми.
В отличие от других строительных материалов сорт древесины устанавливают не только по величине показателей прочности, но главным образом на основании тщательной оценки имеющихся в ней пороков.
--Сучки
Сучком называется заключенное в древесине ствола основание ветвей, живых или отмерших при жизни дерева.
-- Трещины и деформации
Трещины и деформации древесины являются обычным ее пороком.
Образуются они не только при высыхании срубленного дерева, но так
же и при его жизни от различных причин.
Трещины растущего дерева.
--Метик
Метик представляет собой одну или несколько широких внутренних направленных радиально продольных трещин, проходящих через сердцевину ствола, но не доходящих до его периферии.
-- Отлуп
Отлуп представляет собой внутреннюю не заполненную смолой трещину, идущую по годовому слою и распространяющуюся на некотором протяжении вдоль бревна. Возникает отлуп в стволе растущего дерева в основном под действием мороза
--Морозные трещины
Морозной трещиной или морозобоиной называется наружная продольная трещина, более широкая на периферии ствола и постепенно суживающаяся к центру.
--Трещины усушки(трещины срубленого дерева)