Дерево и древесина

5 класс Тема 40-41: Пиломатериалы и листовые древесные материалы.

проведения занятия с 5 классами

Тема 40-41: Пиломатериалы и листовые древесные материалы.

Цели занятия:

а) учебные:

Ø познакомить учащихся с пиломатериалами используемые в деревообрабатывающей промышленности;

Ø практическая работа с изготовлением совка и керна;

б) воспитательные:

Ø способствовать формированию и развитию познавательного интереса к предмету.

Используемые дидактические материалы и ТСО:

1. Учебники, плакаты

2. Материалы для контроля знаний

Домашнее задание: § 3, страница 11-14

Контрольное задание: 1. Какие виды пиломатериалов вы знаете? 2. Назовите основные элементы пиломатериалов. 3. Что такое шпон? 4. Из чего и как изготавливают фанеру? ДСП? ДВП? 5. Чем древесные материалы отличаются от древесины? 6. Какие они имеют преимущества, недостатки?

Принимаю доклад дежурного по классу, проверяю наличие учеников, их внешний вид и готовность к занятию (оформляю классный журнал). Довожу тему, учебные цели и вопросы занятия. Довожу перечень навыков, формируемых в ходе занятия:

— организованность на начало работы;

— организация рабочего места;

— соблюдение правил и мер безопасности на рабочем месте;

Провожу контрольный опрос: Общие требования безопасности.Требования безопасности перед началом работы.Требования безопасности во время работы.Требования безопасности в аварийных ситуациях.Требования безопасности по окончании работы. 1. Из каких частей состоит дерево? 2. Какие породы деревьев вы знаете? 3. Где применяется древесина? 4. Что показывают годичные кольца 5. Что называют текстурой древесины?

1. Пиломатериалы и древесные материалы

При продольной распиловке стволов деревьев на лесопильных рампах получают различные пиломатериалы (рис. 11): брусья, бруски, доски, пластины, четвертины и горбыли.

Брус — пиломатериал толщиной и шириной более 100 мм. Если брус опилен с двух сторон, то его называют двухкантным, а если с четырех сторон, то четырехкантным.

Бруски — пиломатериал толщиной менее 100 мм и шириной менее двойной толщины.

Доски — пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины.

Пластины получают при продольном распиливании бревна пополам, а четвертины — на четыре части.

Горбылем, или обаполом, называют выпиленную боковую часть бревна.

Пиломатериалы имеют следующие элементы: пласти, кромки, ребра и торцы.

Пластью называют широкую плоскость пиломатериала, а кромкой — узкую плоскость.

Ребром является линия пересечения этих двух плоскостей.

Торец — поперечная (торцовая) плоскость пиломатериала.

В качестве конструкционного материала широко применяют фанеру. Фанеру получают путем наклеивания друг на друга трех (или более) тонких листов древесины — шпона. «Шпон» в переводе с немецкого — «щепка» (стружка). Шпон срезают (лущат) острым ножом специального лущильного станка при вращении бревна длиной около 2,0 м (рис. 12). При этом бревно, как рулон, раскатывается в ленту шпона.

Ленту шпона разрезают на квадратные листы, которые высушивают в сушилках, намазывают клеем и укладывают друг на друга так, чтобы направление волокон в них было перпендикулярно друг другу (рис. 13). Листы склеивают под прессом. Так получают фанеру толщиной от 2 до 20 мм.

Фанера прочнее древесины, почти не рассыхается и не растрескивается, хорошо гнется и обрабатывается. Применяют фанеру в строительстве, изготовлении мебели, машиностроении и же самолетостроении.

Лущеный шпон используют для изготовления гнутоклееной древесины, из которой делают мебель, спортивный инвентарь и другие изделия.

Древесностружечные плиты (ДСП) получают путем прессовании и склеивания измельченной древесины в виде стружек, опилок, древесной пыли. Для производства древесностружечных плит используют в основном древесные отходы и даже кору.

Плиты изготавливают толщиной около 10…26 мм. Они прочны, почти не коробятся, хорошо обрабатываются режущими инструментами. Из них изготавливают мебель, двери, перегородки, стены, пилы. Однако с течением времени они выделяют вредные для здоровья вещества, поэтому их нежелательно применять в жилых помещениях.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) прессуют в виде листов из пропаренной и измельченной до отдельных волокон древесной массы. Они имеют приятный серый цвет, ровные поверхности, тупя, как и фанера. Применяют для внутренней отделки помещений: облицовывания стен, потолков, полов, в производстве мебели, дверей.

Недостатком фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит является то, что они боятся сырости. Под действием воды и влаги фанера расслаивается, а плиты разбухают, теряют прочность и рассыпаются.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Изучение образцов пиломатериалов и древесных материалов

1.Рассмотрите образцы пиломатериалов и определите их вид (бруски, доски, горбыль и др.). Определите породы древесины.

2.Найдите в образцах пиломатериалов пласть, кромку, ребро, торец.

3.Рассмотрите образцы фанеры, ДСП и ДВП, измерьте их толщину. Сосчитайте количество слоев в образцах фанеры.

4.Проверьте, легко ли обрабатываются образцы каким-либо инструментом (напильником, ножовкой и др.).

Подвожу итоги учебного вопроса.

III. Заключительная часть 3 мин.

Напоминаю тему и учебные цели занятия, делаю выводы об их достижении. Оцениваю навыки дежурного по учебной группе, довожу оценки за контрольный опрос. Даю задание на подготовку, заполняю классный журнал. Заканчиваю занятие.

Ясень

Ясень (Fraxinus) — род листопадных растений семейства маслиновых (Oleaceae), который насчитывает около 70 видов, распространенных в основном в умеренном поясе Северного полушария, реже в субтропических и тропических зонах. Растёт ясень одиночно или группами в смешанных лесах, часто вместе с дубом и другими лиственными породами, реже с хвойными. Иногда преобладает в породном составе, образуя ясеневые леса.

Высота дерева до 30 — 50 м, диаметр ствола до 1,5 м. Крона удлиненно-яйцевидная, с возрастом высокоподнятая, широко-округлая с изогнутыми молодыми ветвями. Кора у молодых деревьев зеленоватая или светло-коричневая, с возрастом становится серой или коричневой с четкими неглубокими трещинами.

Норвежские мифы описывают ясень как «могучее дерево, поддерживающее небеса, а под землей его корни доходят до ада». Ясень принадлежит семейству маслиновых, хотя его плод представляет собой похожее на дротик летающее семя. Ясень широко используется в изготовлении ёмкостей для пищи, поскольку древесина не имеет вкуса. Адмирал Ричард Берд во время своих полярных экспедиций носил снегоступы, изготовленные из ясеня. Первые ветряные мельницы строились с применением этой породы дерева.

Ясень — скромный сосед дуба, который почему-то не стал таким знаменитым, хотя заслуживает всяческих похвал. Не уступая ему по прочности и твердости, богатству текстуры, он существенно превосходит его по длительной стойкости к деформациям и ударной вязкости. Поэтому он идеально подходит для изготовления лестниц, напольных покрытий, для других деталей интерьера. К его недостаткам относят большую градацию цвета (из-за широкой заболони), но иногда это можно считать его дополнительным плюсом. В настоящее время ясень все больше входит в моду у мебельщиков и производителей паркета. Однако широкое распространение этой породы ограничивается тем, что на рынке он предлагается мало. О потребительских качествах можно сказать, что ясень при стандартном уходе служит долго и не преподносит никаких сюрпризов. Растрескивание практически не встречается даже при не очень грамотной сушке. Стоимость изделий из него близка к стоимости изделий из дуба и бука.

Виды ясеня

Ясень высокий, или обыкновенный (Fraxinus excelsior) — распространен по всей Западной Европе, в Средиземноморье и Малой Азии. В России — к югу и западу от Волги, на Кавказе. Растёт в дубравах на темно-серых суглинках и оподзоленных черноземах, часто в поймах рек. Распространён в балочных (байрачных) лесах, размещённых по балочной сети (балки, суходолы, лощины), в лесостепной зоне и северной части степной. Дерево высотой 25—45 м, диаметр ствола до 1—1,5 м.

Ясень маньчжурский (Fraxinus mandshurica) — дерево с необычайно стройным колонновидным стволом и высоко поднятой кроной, высотой до 25—35 м. Диаметр ствола достигает у отдельных экземпляров до 1—2 м. Кора серая или коричневатая, смолоду почти гладкая, позднее — в частых неглубоких тонких продольных трещинках, и даже у старых деревьев она не бывает грубой. Другой дальневосточный вид — ясень носолистный (Fraxinus rhynchophyla), высотой до 10 —15 м, растет в нижнем ярусе широколиственных (преимущественно дубовых) лесов, часто на опушках и в речных долинах. В культуре изредка встречается в Европейской части России.

Ясень согдийский (Fraxinus Sogdiana) — встречается одиночно или группами в поймах рек в горах Памира и Южного Алтая, на высоте 1000 — 2000 м, низкорослое растение (иногда в виде куста).

Ясень изогнутоплодный (Fraxinus Raibo-сагра) встречается на Кавказе. В Средиземноморье, Малой Азии и Центральной Европе распространен ясень цветочный, или белый (Fraxinus omus), со своеобразной низко опущенной, часто шарообразной кроной и с красивыми многоцветковыми густыми и душистыми соцветиями. Этот вид, как и ясень остроплодный (Fraxinus охусагра), используется в озеленении и в защитных насаждениях на Юге России.

Ясень Белый Американский (White Ash), ботаническое название: Fraxinus spp. Распространен на Востоке США. Высота ясеня варьируется от 25 до 35 метров с диаметром от 0,6 до 3 метров. Ясень составляет 4,6 процента от всех твердолиственных пород промышленного назначения в США.

Некоторые виды ясеня являются редкими. Один из них — ясень Зибольда (Fraxinus Sieboldiana) имеет очень узкий ареал. Он встречается только на о. Кунашир (Курильские острова).

Ясень — газоустойчивое растение. 1 кг его листьев способен за сезон накопить и химически связать 10—12 г двуокиси серы.

Ясеневые леса — насаждения с преобладанием ясеня. Они в основном смешанные, сложные по составу и 2—3-ярусные. В Европе состоят в основном из ясеня высокого, в Северной Америке — из ясеня белого или американского, ланцетолистного или зеленого и пенсильванского или пушистого, в России (в Приморском и Хабаровском краях) — ясеня маньчжурского.

В России ясеневые леса занимают свыше 700 тыс. га, что составляет 0,1% от общей площади лесов России, в том числе около 200 тыс. га в Европейской части и 500 тыс. га на Дальнем Востоке. Запасы древесины ясеня в этих насаждениях оцениваются приблизительно в 120 млн куб. м (0,1% от общего запаса). Из них спелых и перестойных лесов около 300 тыс. га (0,1% от общей площади спелых и перестойных лесов), в которых сосредоточен запас древесины объёмом около 50 млн куб. м (0,1% спелой и перестойной древесины).

Ясеневые леса помимо значительной промышленной ценности имеют большое природоохранное, водоохранное, водорегулирующее, берего- и склонозащитное кольматирующее значение, а в ряде мест несут нерестилищеохранную функцию.

В ясеневых лесах применяют преимущественно сплошнолесосечные рубки, однако наилучшие способы заготовки — выборочные и постепенные рубки слабой и средней интенсивности.

Строение древесины ясеня

Ясень относится к ядровым кольцесосудистым породам. Годичные слои из-за различий в строении поздней и ранней древесины хорошо заметны на всех разрезах. На поперечном разрезе в поздней зоне годичных слоев мелкие сосуды видны как отдельные светлые точки или короткие извилистые черточки (у внешней границы широких годичных слоев). Ядро светло-бурое, заболонь широкая, желтовато-белая, постепенно переходящая в ядро. Сердцевинные лучи видны только на строго радиальном разрезе в виде небольших блестящих черточек и точек.

Текстура ясеня определяется на продольных разрезах шириной годичных слоев, разницей в окраске поздней и ранней древесины, а также ядра и заболони. Кроме того, важную роль в образовании текстуры ясеня играют перерезанные сосуды в поздних и ранних зонах. Сердцевинные лучи практически не сказываются на текстуре (в отличие от дуба), за исключением строго радиальных разрезов. В комлевой части крупных деревьев встречается волнистая свилеватость. На радиальном разрезе такая текстура особенно красива. Блеск древесины ясеня имеет более низкие показатели, чем у хвойных, но несколько лучше, чем у дуба. Причиной является то, что анатомические неровности (в основном перерезанные сосуды) на продольных разрезах (особенно на радиальных) не позволяют получить зеркальную поверхность. Преимуществом по отношению к дубу является то, что сосуды имеют меньший диаметр, и сердцевинные лучи практически незаметны. При самой тщательной отделке поверхности высота этих неровностей будет не менее 200 мкм. Эти неровности образуют блики и отсветы, что заметно снижает показатель блеска древесины.

Плотность древесины ясеня составляет 680 кг/м3. Древесина ясеня обладает значительной неравноплотностью: плотность поздней древесины в 2 —3 раза выше, чем плотность ранней. Между ядром и заболонью у ясеня существует кольцеобразный слой спелой древесины, которая по цвету и физическим свойствам практически не отличается от заболони. Она характеризуется пониженной по сравнению с заболонью влажностью и резко сниженной проницаемостью для газов и жидкостей, по причине отсутствия живых клеток и закупорки водопроводящих элементов.

Свежесрубленная древесина ясеня имеет влажность в среднем: ясень маньчжурский — 78%; ясень высокий, или обыкновенный — 36%. Влагопоглощение и водопоглощение у древесины ясеня существенно ниже, чем у хвойных, в силу большей плотности древесины. При использовании защитных покрытий изделия из нее практически не меняют своей влажности в процессе эксплуатации, поэтому ясень идеально подходит для паркета. Однако высокая плотность приводит и к большей усушке и разбуханию. Ясень относится к породам с сильным усыханием. Существенно большие, чем у хвойных пород, и внутренние напряжения, возникающие в процессе сушки пиломатериалов из ясеня.

Воздухопроницаемость древесины ясеня значительно ниже, чем у сосны (примерно в 20 раз). Примерно то же можно сказать и о водопроницаемости. Благодаря этому его древесина так же, как и у дуба, трудно пропитывается различными защитными веществами.

Помимо красивой текстуры и цвета ясень обладает весьма высокими прочностными показателями. Он превосходит по этим показателям дуб и уступает лишь грабу. По длительной стойкости к деформациям ясень не имеет себе равных среди отечественных пород.

Так как сердцевинные лучи у ясеня значительно меньше, чем у дуба, и составляют только 15% объёма древесины (у дуба — 36%), ясень раскалывается заметно труднее, чем дуб.

Ядро ясеня имеет большую (на 6 — 8%) плотность и более высокие прочностные показатели, но заболонь более гибкая и упругая, поэтому для изготовления гнутых деталей предпочтительнее использовать именно заболонь.

Ясень достаточно трудно обрабатывается режущим инструментом, и это объясняется не только его высокой плотностью, но и особенностями анатомического строения его древесины. Коэффициент, учитывающий влияние породы дерева на силу резания (для сосны принимается равным 1), для ясеня равен 1,75. Для сравнения, этот коэффициент для дуба имеет значение 1,55. Примерно так же соотносятся и периоды стойкости режущего инструмента (характеристики затупления инструмента).

Способность удерживать крепления (гвозди, шурупы) существенно выше, чем у всех отечественных пород, включая дуб. Древесина ясеня относится к группе стойких к биологическому воздействию (поражению грибами). Причем биостойкость растет с возрастом дерева. Более биостойкая древесина в нижней (комлевой) части ствола.

Характерными пороками древесины ясеня для средней полосы России являются морозные трещины, возникшие в результате суровых зим и, как следствие, развитие внутренней гнили, тяговая древесина и волнистая силеватость в комлевой части бревна. На ясенях встречаются капы, однако существенно реже, чем на березах и орехах. Сучковатость ясеня и дуба примерно одинаковы. Ствол ясеня составляет от 55 до 70% общей биомассы дерева, корни — 15-25%, ветви — 12-20%. Соотношение такое же, как и у дуба.

Применение древесины ясеня

Шпоном из древесины ясеня и его корней отделываются менее красивые породы древесины и облицовочная фанера. Древесина ясеня обладает высокой ударной вязкостью, хорошо гнется (особенно детали из заболони), не даёт отщепов и поэтому достаточно широко используется при изготовлении спортивного инвентаря.

В ряде стран Европы в качестве лекарственного сырья используют кору, почки, листья, цветки ясеня. Высушенный сок под названием «манна», который выделяет ясень цветочный, или манновый, включен в фармакопеи некоторых стран Западной Европы.

Ясень — техническая порода, и в промышленности востребованы и кора, и древесина, и корень, и листья этого дерева. Из коры и листьев изготовляют синюю, черную и коричневую краски, используют как дубитель; листья в свежем и сухом виде служат хорошим кормом для скота.

В Англии недозрелые плоды собирают и сразу же маринуют (в уксусе с перцем и солью). Их подают как пряную приправу к овощным и мясным блюдам вместо каперсов. На Кавказе незрелые плоды маринуют подобным образом и используют в пищу как острую пряность. Молодые зеленые семена после засолки имеют вкус маринованных грецких орехов. Их используют как пряную приправу к закускам, первым и вторым блюдам.

Древесина ясеня, имеющая высокие физические и механические свойства, находит самое широкое применение. Из неё изготовляют облицовочный шпон, гнутую и резную мебель, вырезают винты лёгких самолетов, перила и паркет, борта кузовов, обшивку, рамы окон и диваны вагонов, некоторые части ткацких станков, приклады и ложа огнестрельного оружия, охотничьи и боевые луки, спортивный инвентарь — лыжи, теннисные ракетки, бейсбольные биты, хоккейные клюшки, бильярдные кии, вёсла. Из коры больших ясеней пчеловоды мастерили довольно вместительные ульи.

Из пней ясеня исстари вырубали прочные хомутовые клещи и топорища. Но прочность — не единственное достоинство древесины корня. Художников и скульпторов больше привлекает пестрослойность и шёлковистость свилеватых волокон, образующих очень красивую текстуру. Древесина ясеневого корня внешне напоминает древесину оливкового дерева. Она хорошо шлифуется, полируется и равномерно окрашивается. Выкорчевав ясеневый пень, промывают корни и распиливают его на куски. Если дерево спилено недавно, то корни окоряют и, замазав торцы известью, просушивают в штабелях на воздухе под навесом.

Ясень, лиственное дерево, научно известное, как Fraxinus (в переводе с латинского, «пепел»). Относится к семейству оливковых. Растет в прохладном и теплом климате одинаково. Распространен ясень практически по всему земному шару. Встречается в смешанных и дубовых лесах. Это статное и высокое дерево предпочитает умеренно влажные и плодородные почвы.

В природе известны более 70 видов этого дерева.

В России встречаются в основном только четыре вида – ясень обыкновенный, китайский, пушистый и маньчжурский. Особенный и единственный в своем роде вид ясеня растет только на острове Кунашир (Курильские острова). Называется он, ясень Зибольда.

Свое название ясень, получил из-за способности кроны частично пропускать лучи солнца. Под деревом всегда светло и ясно, хорошо отдыхать в летнюю жару. Можно загорать, без риска получить солнечный ожог.

Особенностью ясеня считается его способность вырабатывать при гниении фитотаксины. Опавшие ветки и листья ясеня угнетающе действуют на другие растения и даже на молодые побеги своего вида, поэтому в природе не встречаются густые заросли вокруг этого дерева.

В возрасте 25 лет дерево начинает плодоносить и растет более 300 лет. Из-за обильного цветения, его относят к медоносным растениям.

Физические и механические свойства древесины ясеня

Ясень – довольно высокое дерево с пышной кроной. Высота в зависимости от вида и места произрастания от 30 до 60 метров. Диаметр ствола может достигать 1,5 метров.

Древесина светлого цвета, упругая и прочная имеющая всего 15% сердцевидных лучей, поэтому ясень сложно раскалывается и тяжело обрабатывается вручную. Цвет заболони ясеня светлый, почти белый, в то время как сердцевина дерева, колеблется от серого до коричневого с оттенком желтого. Со временем древесина может приобрести более соломенный оттенок. Кора молодого дерева серого цвета, с возрастом она становится темно серой с трещинами.

Термически обработанная древесина имеет теплопроводность 0,18 Kcal/m x h x °C,. необработанная на 20% меньше. Ясень достаточно хорошо держит тепло.

Прочность:

  • при сжатии вдоль волокон – не менее 500 кгс/см2;
  • поперек волокон — от 90 до 99 кгс/см2;
  • на растяжение вдоль волокон — 1300 кгс/см2;
  • поперек – всего 65 кгс/см2.

Твердая и прочная древесина. Из ясеня даже выполняют объемные скульптуры.

Твердость древесины:

  • тангенциальная — 65,1 Н/мм2;
  • радиальная — 57,1 Н/мм2;
  • торцевая — 78,3 Н/мм2.

Древесина ясеня, подвергнутая обработке высокими температурами, сильно меняет молекулярный состав материала. Она получает ярко выраженную структуру и не деформируется при воздействии влаги. С течением времени внешний вид изделия не меняется, а срок его службы увеличивается.

При влажности древесины 12%, плотность составляет, 680 кг/м3 — 750 кг/м3.

Средний удельный вес ясеня соответствует 1- му классу, и составляет:

  • высушенного, 0,57-0,94;
  • свежесрубленного дерева, 0,74-1,14.

Применение древесины ясеня

Твердая древесина ясеня и его зерно не на много отличается от древесины дуба. Древесина ясеня часто более дорогой вариант, чем дуб. Ясень используется для изготовления премиальных предметов мебели, бейсбольных бит и многих других изделий, требующих дополнительной прочности.

Для строительства детской площадки в целях безопасности, часто выбирается именно этот материал. Игровые аттракционы и снаряды, лесенки и горки для детей выполненные из качественного ясеня не подвержены растрескиванию, об них сложно получить травмы в виде занозы, долгое время не теряют своих первоначальных свойств.

Одно из достоинств ясеня его ударная прочность. Он имеет самое лучшее соотношение прочности к весу. Настил пола из этой древесины устраивают в спортивных залах, домах и офисах. На поверхности пола не остается следов от падения тяжелых и угловатых предметов, следов от ножек мебели.

Этот материал для настила пола выбирают в местах где:

  • большой людской поток;
  • высокая влажность:
  • из-за светлого тона настила, сделать пространство светлее.

Ясеневая древесина настолько эластична, что балка из нее выдержит больше, чем любое другое дерево.

Ясеневые пиломатериалы ценятся дороже. Востребованы в вагоностроении, самолетостроении. Из этого материала изготавливают весельные лодки, весла для байдарок и каноэ, спортивный инвентарь для других видов спорта. Долговечными и прочными получаются всевозможные ручки для инструментов.

Интересный рисунок древесины и ее гибкость, дают возможность столярам, делать из нее изогнутые части мебели, лестниц, детали корпусов электрогитар, барабанов, оружия и арбалетов.

Породы древесины

Заходите в группы ВКонтакте и Одноклассниках

Свойства древесины

Очень важную роль в строительстве играет качество материалов. Как и другие строительные материалы, древесина (любые пиломатериалы) различается по свойствам и характеристикам. Зависят эти характеристики от породы дерева, применяемого в качестве используемого материала. Для тех или иных задач и назначений подбирают соответствующие породы древесины, способные выполнять поставленные перед ними задачи.

Свойства относящиеся к древесине:

  • Плотность древесины
  • Твёрдость
  • Влажность древесины
  • Усушка
  • Разбухание
  • Коробление
  • Раскалываемость
  • Износостойкость
  • Гибкость
  • Деформативность
  • Тепловые свойства древесины

Плотность древесины

Что такое плотность древесины

Плотность древесины — это отношение массы древесины к объёму древесины, то есть плотность определяется массой древесного вещества в единице своего объёма. Выражается плотность в кг/м³.

Плотность древесины зависит от её влажности. Как и все остальные показатели физико-механических свойств древесины, она определяется при влажности 12 %. Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. При определении плотности древесинного вещества его массу определяют взвешиванием, а объем рассчитывают по разнице объема образца древесины и объема жидкости, заполнившей пустоты в этом образце.

По плотности древесины при влажности 12 % все породы делят на три группы:

Необходимо отметить, что почти вся древесина у хвойных пород деревьев, за исключением лиственницы и некоторых видов сосны, имеет низкую плотность.

Твёрдость древесины

Твёрдость древесины, в первую очередь, зависит от породы. Условия роста дерева также влияют на этот показатель (одна порода древесины может иметь различную твердость в зависимости от окружающих природных условий, в которых росло конкретное дерево). Также на величину твердости влияет влажность древесины. В европейских странах и в России принято измерять твердость по методу Бринелля, в США — по методу Янка (Janka). Твердость древесины в пределах одной породы может отличаться в зависимости от распила (У торцовой поверхности твердость выше, чем у тангенциальной и радиальной в среднем на 30 % у лиственных и на 40 % — у хвойных пород.).

Суть метода Бринелля заключается в способности древесины сопротивляться внедрению (вдавливанию) в неё более твёрдого тела (индентора). При измерениях по Бринеллю используются инденторы в виде шариков из закалённой стали. Первоначально индентор устанавливают на проверяемом образце древесины, следом прилагается основная нагрузка. Спустя определенное время после приложения, нагрузку снимают и измеряют глубину оставшегося на дереве отпечатка. Рассчитывают твёрдость древесины по Бринеллю таким образом: приложенную нагрузку делят на площадь поверхности отпечатка, при этом соответствующими нормативными документами определены диаметры индентора и время экспозиции.

При методе Янка также используется индентор в виде металлического шарика, однако оценивается не глубина вдавливания, а сила, которую надо приложить, чтобы вдавить шарик в древесину на половину диаметра.

Все древесные породы по твёрдости делят на три группы:

Влажность древесины

Влажность это соотношение массы влаги (воды), находящейся в данном объёме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах ( % ). В древесине вода пропитывает клеточные оболочки и заполняет полости клеток и межклеточные пространства. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной.

Различают следующие степени влажности древесины:

Мокрая — длительное время находящаяся в воде. Влажность мокрой древесины выше 100 %.

Свежесрубленная (свежепил) — влажность такой древесины от 50 до 100 %.

Воздушно-сухая — к этой категории относится древесина долгое время хранившаяся на воздухе. Её показатели влажности зависят от влажности окружающего воздуха, но в среднем находятся в пределах от 20 до 35 %.

Базовая (влажность 15 — 20 %) в зависимости от климатических условий и времени года, такая древесина показывает содержание влаги от 15 до 20 %.

Комнатно-сухая влажность 8 — 12 %

Абсолютно сухая влажность 0 %, древесина высушена при температуре t = 103°C.

Содержание влаги в стволе растущего дерева изменяется по высоте и радиусу ствола, а также в зависимости от времени года. Например, влажность заболони сосны в 3 раза выше влажности ядра. У лиственных пород изменение влажности по диаметру более равномерное. По высоте ствола влажность заболони у хвойных пород увеличивается вверх по стволу, а влажность ядра не изменяется. У лиственных пород влажность заболони не изменяется, а влажность ядра вверх по стволу снижается.

Влажность у молодых деревьев выше и её колебания в течение года больше, чем у старых деревьев. Наибольшее количество влаги содержится в зимний период (ноябрь-февраль), минимальное – в летние месяцы (июль-август).

Усушка, разбухание и коробление древесины

Усушка — это уменьшение объёма древесины и линейных размеров при удалении из неё связанной влаги. Удаление свободной влаги не вызывает усушки. Она начинается только после полного удаления свободной влаги в момент начала удаления влаги связанной. Чем больше клеточных стенок в единице объёма древесины, тем больше в ней связанной воды и выше усушка.Усушка древесины не одинакова в разных направлениях: в тангенциальном направлении в 1,5 — 2 раза больше чем в радиальном.

В среднем линейная усушка древесины наиболее большинства пород в тангенциальном направлении составляет 8 — 10 %, в радиальном 3 — 7 %, а вдоль волокон 0,1 — 0,3 %. Полная объёмная усушка находится в пределах 11 — 17 %. Усушка древесины учитывается при распиловке брёвен на доски (припуски на усадку), при сушке пиломатериалов и т.д.

При сушке в древесине, вне зависимости от участия внешних нагрузок, возникают внутренние напряжения. Они образуются в результате неодинаковых изменений объёма тела при сушке (сушильные напряжения), пропитке и в процессе роста дерева. Полные сушильные напряжения удобно представить, как совокупность двух составляющих — влажностных и остаточных напряжений.

Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой материала. В поверхностных слоях древесины, где влажность ниже, чем в центре, из-за стеснения свободной усушки возникают растягивающие напряжения, а во внутренних — сжимающие. Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения, в отличие от влажностных, не исчезают при выравнивании влажности в доске и наблюдаются как во время сушки, так и после её полного завершения.

Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон, появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки.

Наличие различных напряжений внутри древесины может привести к её короблению.

Коробление — это изменение формы древесины при сушке, хранении, и выпиловке. Чаще всего коробление происходит из-за различной степени усушки по разным структурным направлениям. Коробление может возникать и при механической обработке сухих пиломатериалов: при несимметричном строгании, ребровом делении из-за нарушения равновесия остаточных напряжений.

Разбухание — это увеличение линейных размеров и объёмов древесины при повышении содержания связанной влаги. Оно происходит при увлажнении древесины и представляет собой явление, обратное усушке. Разбухание наблюдается при увеличении влажности до предела гигроскопичности. Наибольшее разбухание происходит по ширине волокон (тангенциально), наименьшее – вдоль волокон.

Разбухание, также как и усушка — отрицательные свойства древесины. Однако в некоторых случаях оно играет положительную роль, например, обеспечивает плотность соединений в лодках или винных бочках.

Раскалываемость древесины

Раскалываемость — это способность древесины под воздействием ударной нагрузки через клин разделяться на части вдоль волокон. Так как ряд сортов древесины заготавливают путём раскалывания, это свойство древесины имеет положительное практическое значение. Раскалываемость имеет и отрицательное значение при забивке гвоздей, костылей, скоб, ввинчивании шурупов.

Износостойкость и гибкость древесины

Износостойкость — это способность древесины называется противостоять разрушению в процессе трения. Износ у одной и той же древесины больше с боковой стороны, чем с торцевой. Чем выше твёрдость и плотность древесины, тем меньше её изнашиваемость. Влажная древесина больше подвержена износу – вот почему для декоративных панелей или натуральной половой доски специалисты рекомендуют сухую уборку.

Гибкость — это способность древесины деформироваться под воздействием внешних сил. Технологически операция гнутья (загиба), основана на способности древесины сравнительно легко деформироваться при воздействии изгибающих устройств, особенно в нагретом и влажном состоянии. При охлаждении и сушке под нагрузкой значительная часть упругих деформаций переходит в остаточные, фиксируется новая форма детали. У влажной древесины способность к гнутью выше, чем у сухой.

Наибольшей способностью к гнутью (загибу) обладают лиственные кольце-сосудистые породы деревьев (дуб, ясень) и рассеянно сосудистые (бук, берёза). У хвойных пород эта способность очень невысока.

Способность к гнутью широко используется при изготовлении мебели, предметов интерьера.

Ударная вязкость — это способность древесины поглощать работу при ударе (ударном изгибе) без разрушения и определяется при испытаниях на изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2 раза больше чем у древесины хвойных пород.

Тепловые свойства

К тепловым свойствам относятся теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение.

Теплоёмкость — это способность древесины аккумулировать тепло. Она увеличивается с увеличением влажности.

Теплопроводность — свойство, характеризующее интенсивность переноса тепла в материале. Теплопроводность увеличивается с увеличением влажности и плотности. Вдоль волокон теплопроводность в среднем в 2 раза больше, чем поперёк.

Температуро-проводность — способность древесины выравнивать температуру по объёму.

Тепловое расширение — это способность древесины увеличивать линейные размеры и объём при нагревании. Коэффициент теплового расширения древесины в 3-10 раз меньше, чем у металла, бетона, стекла.

Деформативность

При кратковременных нагрузках в древесине возникают преимущественно упругие деформации, которые после нагрузки исчезают. До определённого предела зависимость между напряжениями и деформациями близка к линейной (закон Гука). Основным показателем деформативности служит коэффициент пропорциональности — модуль упругости.

Модуль упругости вдоль волокон Е = 12-16 ГПа, что в 20 раз больше, чем поперёк волокон. Чем больше модуль упругости, тем более жесткая древесина.

С увеличением содержания связанной воды и температуры древесины, жесткость её снижается. В нагруженной древесине при высыхании или охлаждении часть упругих деформаций преобразуется в «замороженные» остаточные деформации. Они исчезают при нагревании или увлажнении.

Поскольку древесина состоит в основном из полимеров с длинными гибкими цепными молекулами, её деформативность зависит от продолжительности воздействия нагрузок. Механические свойства древесины, как и других полимеров, изучаются на базе общей науки реологии. Эта наука рассматривает общие законы деформирования материалов под воздействием нагрузки с учётом фактора времени.

Полезное

Цельная древесина и новые технологии. Почему использование профилированного бруса очень популярно в современном строительстве.

А хотелось бы вам проснуться в деревянном доме? Вдохнуть полной грудью лёгкий, едва уловимый запах дерева, аромат самой природы? Это ощущение, наверняка, знакомо каждому с детства. Вспомните деревенский домик бабушки и дедушки.Там даже свет, льющийся из окна, кажется особенным, словно янтарным, с тёплым запахом смолы…

Профилированный брус — изделие из натурального дерева. Это может быть сосна, ель, лиственница или даже кедр. Породы этих деревьев в своем составе содержат смолу, которая препятствует гниению. Используется самая качественная часть ствола дерева — сердцевина. Из неё строгается прямоугольный брус, который потом обязательно при определённой температуре сушится, чтобы избежать деформации.

Популярный материал во все времена

Дерево — понятие уж слишком общее. Ведь под ним в строительстве чаще всего подразумевается клееный или профилированный брус, а то и вовсе оцилиндрованное бревно. Среди этих материалов именно профилированный брус давно является одним из недорогих и популярных. Он широко применяется в современном деревянном зодчестве.

По сути, это обычный обрезной пиломатериал. Но благодаря технологии его обработки он всё же один из лучших для возведения деревянных домов. В чём же его преимущество?

Уникальные природные свойства

Конечно же, профилированный брус — изделие из натурального дерева. Это может быть сосна, ель, лиственница или даже кедр. Породы этих деревьев в своем составе содержат смолу, которая препятствует гниению. Используется самая качественная часть ствола дерева — сердцевина. Из неё строгается прямоугольный брус, который потом обязательно при определённой температуре сушится, чтобы избежать деформации.

Далее идёт обработка на фрезерном станке, чтобы убрать возможные последствия деформации при сушке. Прорезаются специальные пазы для идеального контакта с другими брусьями. И что весьма важно: для его изготовления не требуются никакие клеи и клееные детали. Благодаря этому профилированный брус не теряет свои уникальные природные свойства долгие годы.

Приемлемая цена и качество

Как известно, когда дерево высыхает — оно обязательно трескается. Не является исключением и профилированный брус. Но обратите внимание: трещин у него немного. Ведь при обработке на производстве у бруса снимается напряжение со всех четырех сторон. Благодаря этому брёвна прочно прилегают друг к другу при укладке венцов. Вот отсюда – минимум трещин и щелей.

А теперь ещё один важный момент: знаете ли вы, что дом из профилированного бруса толщиной 200мм такой же тёплый, как дом из кирпича со стенкой толщиной 600 мм? Впрочем, о чудесной способности дерева сохранять тепло, а вместе с ним уют и хорошее настроение в доме, мы все наслышаны.

Теперь о стоимости. Да, профилированный брус — не самый дешёвый материал. Но в тоже время и не самый дорогой. Стоимость его где-то в два раза ниже клееного бруса и чуть-чуть выше оцилиндрованного бревна. Поэтому цена, без сомнения, — оптимальная.

Быстрое строительство теплого дома

Интересный факт: дома из профилированного бруса возводятся практически за месяц. Всё просто: при обработке ему придаётся точная и определённая форма – профиль «шип-паз», что даёт много преимуществ при монтаже.

Помните детский конструктор? Точно так же и с брусом. Точная форма и удобство в укладке помогают быстро и качественно возвести здание за небольшой срок. Кроме того, использование профилированного бруса позволяет сэкономить на отделке, ведь сама фактура дерева выглядит достаточно привлекательно и богато. Поэтому и не нужно «портить» его натуральный природный вид обоями, пусть и самыми дорогими, или чем-то ещё.

Дачи, коттеджи, бани…

Современный брус может иметь профиль разнообразной формы. Это делает его ещё более интересным материалом. Из него возводят дачные дома, а также коттеджи для постоянного проживания. Даже бани из бруса, которые строят любители горячего пара на своих участках, практически вытеснили с рынка бани из простого бревна за счёт простоты возведения и уже готовой отделки.

Если вам необходим профилированный брус, советуем обратиться в компанию «Рейндэр». Предприятие имеет свою производственную линию, столярное производство. Благодаря этому цены в компании приемлемые. Отметим, что здесь кроме профилированного бруса можно также найти и другие качественные пиломатериалы.

Более того, долгое время с данной компанией сотрудничают различные строительные бригады, причём проверенные и надёжные. Если потребуется помощь, они быстро и качественно возведутдля вас красивый и уютный дом из профилированного бруса.