Властивості деревини. Традиційними породами для будівництва лазні у нас вважається сосна, ялина, модрина, сибірський кедр, осика, липа, береза. Кожне дерево має свої недоліки та свої переваги.
Асортимент ринку деревини та будівельних матеріалів сьогодні надзвичайно різноманітний. Щоб розібратися в ньому та вибрати саме те, що вам потрібно, пропонуємо вашій увазі короткий описвластивостей самих різних поріддерев.
При цьому будуть вказані їх особливості, слабкі та сильні сторони, порядок переваги (тобто яке їх вважається найбільш підходящим будівництва лазень) тощо.
Усі породи об'єднані у три групи:
- Зі смолистим запахом.
- Із приємним запахом.
- Зі слабким запахом або без запаху.
Ялина звичайна.Традиційне дерево для лазні з майже білим кольором серцевини, з не дуже сильним, але приємним смолистим запахом. Досить стійко до розщеплення та гниття. Недоліки: наявність смоляних кишень. Часто ялинку продають разом з ялицею, відрізнити їх легко, оскільки ялиця має неприємний запах.
Сосна смолиста. Досить міцна деревина з дуже сильним смолистим запахом. Стійкість до розщеплення та гниття. Недоліки: іноді занадто насичена смолою.
Сосна звичайна.Порода з красивою рожевою або світло-коричневою деревиною. Також вважається традиційним деревомдля лазні Стійко до гниття (але не до грибкових поразок), досить стійко і до розколювання, розщеплення. Має сильний приємний запах. Недоліки: велика кількістьсмоляних кишень, підвищений вмістсмоли.
Сосна скручена.Деревина має підвищену стійкість до розщеплення та гниття. Колір серцевини – від світлого до червоно-коричневого. Запах смоли сильний. Волокна деревини прямі. Недоліки: наявність смоляних кишень. сучасних лазняхвикористовуються як вітчизняні, а й імпортні матеріали. Тому не заважає додати, що зростає в Канаді сосна жовтахоча і відноситься до дуже міцних пород дерев, але дуже нестійка до розщеплення, до того ж містить дуже багато смоли. При використанні сосни променистоїможна брати тільки молоді дерева, вони легкі, мають порівняно малу щільність (а значить, і низьку теплоємність). Одна з переваг цієї деревини - помірний смолистий запах, до недоліків можна віднести наявність смоляних кишень і те, що дерево не дуже міцне. Деякі породи зі смолистим запахом можуть роз'їдатися залізом (наприклад, лжетсуга тисолиста). Якщо при цьому дерево схильне до розщеплення та розколювання, використовувати його, особливо для внутрішньої обробки, не варто.
Всі види сосни відносяться до м'яким породам, мають виразну красиву текстуру, тобто малюнком, утвореним шарами деревини. Крім того, сосна відноситься до так званих ядерних пород. Що це означає? Те, що деревина всередині стовбура відмирає і має більше темний колірніж розташований навколо ядра деревний шар (заболонь). Серцевина у такому дереві - найміцніша його частина. Правда, у деяких порід її дуже важко відрізнити за кольором (ялина, осика, липа, ялиця).
І ще один важливий момент: соснова деревинадуже погано протравлюється і фарбується (через наявність смоляних ходів). Після спеціальної обробки (знесмольування) легко ріжеться, піддається протравлюванню. Обробляти сосну потрібно, тому що вона легко піддається ураженню грибками, втрачає колір, синіє.
Кедр сибірський. Красива деревина з червонувато-рожевим ядром і жовтувато-рожевою заболонню. Текстура дерева виразна, однорідна (вважається однією з найкращих), запах приємний, трохи пряний. Деревина кедра м'яка, легка, добре обробляється, дуже стійка до гниття.
Ялиця.Найчастіше у продажу можна зустріти ялицю велику, проте під цією назвою продається кілька схожих за властивостями порід. Ялиця відноситься до пород з дуже красивою текстурою. Її деревина не містить смоляних ходів. Крім того, ялиця - найм'якіша з хвойних порід. Колір серцевини у неї майже білий, що переходить у трохи червонувато-коричневий. Ялиця не відноситься до дуже міцних пород. Деякі її види мають неприємним запахом. Позбутися його можна шляхом витримування деревини.
Липа.Тяжке дерево з прекрасною рівною текстурою, прямими волокнами. Колір деревини змінюється від кремово-білого до кремово-коричневого. Стійка до розщеплення. Річні кільця на зрізі липи майже непомітні. Деревина її м'яка, мало усихає, легка у обробці. Має липу і таким цінною властивістюяк в'язкість. З липи добре не тільки будувати лазню, але й вирізати різне лазневе начиння - ковші, черпаки тощо. Має дуже слабкий, але приємний запах.
Тополя.Має хорошу волокнисту текстуру без смоляних кишень. Дуже стійкий до розщеплення (можна використовувати для полків, лежанок та ін.). Деревина тополі легка, однорідна. Свіжа – досить м'яка, після висихання стає твердою. При сушінні не коробиться, не тріскається. Є багато різновидів тополі. У нас поширені чорний тополь (осокор), білий (сріблястий) і пірамідальний (італійський), а також канадський. Всі вони мають подібні властивості.
Осінь.Широко розповсюджена порода. В Останнім часомвсе частіше застосовується для внутрішньої обробки бань та саун. Деревина легка, м'яка, легко просочується, обробляється. Колір білий, з легким зеленим відливом. Стійка до розщеплення. Малюнок текстури малопомітний. Одна з переваг осики – низька теплоємність. Серед недоліків слід зазначити малу стійкість до грибкових захворювань. Тому деревина осики потребує спеціальної обробки. Осика практично не гниє у воді (недаремно з неї роблять колодязні зруби, легкі човни). Навіть у сучасних елітних лазнях поряд з екзотичним африканським деревомабах дедалі частіше використовують осину. Крім того, з неї виходять чудові міцні ковші та цебра.
Вільха. Найбільш поширені вільха біла, вільха чорна та вільха сибірська. Виростає на більшій частині Європейської Росії, Західного Сибіру. Деревина біла, але це стосується тільки свіжозрубаної вільхи. На повітрі швидко червоніє, набуваючи темного або світло-червоного відтінку, іноді червоно-бурого. Річні кільця майже непомітні. Вільха відноситься до м'яких, легких пород, легко ріжеться, фарбується, полірується, протручується. Дуже довго не гниє у воді.
Береза.Деревина берези відрізняється середньою міцністю, пружністю, вона не належить до дуже легких порід. Колір білий, однорідний, з легким жовтуватим відтінком (іноді з червоним). Дуже легко піддається обробці, фарбуванню, володіє високими акустичними властивостями. Це добре для виготовлення музичних інструментів, але не дуже підходить для лазні, де більше цінуються звукоізоляційні властивості. У будівництві лазень та саун застосовується досить рідко. Серед переваг берези - її сильні бактерицидні властивості.
Модрина. Має дуже міцну, довговічну деревину. Дає невелике усадження. Серцевина зазвичай жовто-червоного або червоного кольору, з грубим малюнком, заболонь жовтувато-біла. Дуже стійка до гниття. Пробувши у воді досить великий термін, стає твердою як камінь. Має нерізкий, дуже приємний запах (витримана деревина іноді взагалі не має запаху). Один з недоліків - обробляється з великими труднощами, тому що відноситься до твердих порід.
Якось так повелося, що у свідомості сучасної російської людини поняття про якість та довговічність пов'язане, перш за все, з каменем чи мармуром. Всі чомусь забувають про те, що споконвіку на Русі самим найкращим матеріаломдля будівництва будинків було дерево. Так, з одного боку, в нашій країні цей напрямок досить погано розвивається, але, з іншого боку, у нас є першокласні майстри, які повністю віддають себе дерев'яній архітектурі, якісно виконуючи свою роботу.
Своїм досвідом застосування традиційних технологій дерев'яного будинкув сучасне будівництвоз нами поділиться один із найуспішніших архітекторів, лауреат багатьох премій у галузі дерев'яного зодчества, керівник майстерні «Обло» (м. Москва) Микола Білоусов.
Чому ви вирішили зайнятися дерев'яним житловим будівництвом?
Я по життю дуже лінивий і неконфліктний. Я не люблю комусь щось пояснювати, мені більше подобається вигадувати та втілювати свої ідеї у життя так, як мені це хочеться. 11 років тому я вирішив: все, що я намалюю, я робитиму сам, своїми руками. Я купив за 130 кілометрів від Костроми машинно-тракторну станцію та організував свою майстерню. Тут же знайшлися чудові майстри, з'явилася молодь. На сьогоднішній день у мене працюють п'ять ув'язнених великих комплексних бригад. 4 з них виросли з пацанів, які просто прийшли після армії та нічого не вміли робити. Бензопилами у нас тільки начорно все забирається, а потім у хід йдуть тесла, сокири, все робиться вручну.
А ще ми навчилися морозити ліс. Взимку спеціальний трактор формує штабелі, що засипаються снігом. Потім усе це заливається водою із ставка за допомогою бензомотопомпи. В кінці все посипається шаром тирси і закривається спеціальними банерами. У серпні ми знімаємо тирсу і гусеничним трактором розриваємо зморожені колоди. Уявляєте, у дику серпневу спеку ми граємо у сніжки на заводі, розкриваючи черговий штабель. Ми морозимо по 50-70 кубів лісу.
А крім дерева ви працюєте ще з матеріалами?
я працюю тільки з круглим деревомабо з лафетом рубаним вручну. Ця технологія і це матеріалознавство дозволяє мені, як архітектору, реалізовувати найнесподіваніші і, здавалося б, полярні питання формоутворення. Щоб працювати з деревом, треба його розуміти та відчувати, необхідно знати, як до нього підійти. За 11 років я не став більше знати дерево, я став його краще розуміти, але запитань виникло більше. Це парадоксальний та живий матеріал.
На сьогоднішній день є критерії класифікації житлових будинків, які виробила спеціальна будівельна комісія Євросоюзу. Цих критеріїв більше 400, вони пов'язані, зокрема і з самопочуттям людини у тому чи іншому будинку. Було проведено соціологічне та статистичне дослідження, за результатами якого з'ясувалося, що дерево за всіма показниками має одиницю, тобто люди найкомфортніше почуваються саме в дерев'яному будинку. Цегляний будинок має показник 0,7, бетонний – 0,08, а будинок, зроблений із сендвіч-панелей, має тисячні частки.
Чому ручна рубка, а не клеєний брус?
Я живу у світі своїх комплексів та ідей. Я вважаю, що коли ми беремо колоду, розпускаємо її на дошки, потім їх сушимо, обробляємо, стругаємо, клеїмо, ще раз обробляємо і отримуємо цей профільований брус, ми витрачаємо неадекватну кількість коштів, сил і клею для того, щоб отримати фінальний виріб, яке лише не тріснуть. Адже цільна колода зберігає в собі ту фантастичну пластику поверхні матеріалу, яка записана природою. Коли у вас всі стіни та конструкція будинку зроблені з цільного дерева, ви можете рахувати по ньому історію кожної колоди. Випуклості, сучки, хвилястість – у цьому є живопис і архітектура, найголовніший козир цього матеріалу.
А як ви ставитеся до вирубування дерев? Чи впливає це, на вашу думку, на екостійкість?
Якщо ми зрубуємо дерево діаметром 50-60 сантиметрів (а я працюю в основному зі стиглою товстою деревиною), то через одну людське життяна цьому ж місці виросте таке ж дерево. Якщо взяти, наприклад, глину, якою ми користуємося у менших кількостях, то вона практично не відновлюється, бо маємо пройти мільйони років, щоб глина сформувалася на тому самому місці.
У вас є замовники, які приходять до вас зі своїми ескізами чи ви займаєтеся лише авторськими ексклюзивними проектами?
Я люблю лише ті будинки, які сам спроектував. Вони всі авторські, усі мої. До мене всі приходять насамперед за архітектурою. Тому я перебуваю в стані небожителя, однак я змушений нести цей тягар. На рік у мене по 5-6 замовників.
Я наводжу докторів наук з лісотехнічної академії, які рекомендують мені всілякі просочення, щоб дерево не синіло, гелі для торців. Спеціально з Москви все це порається КАМАЗами. Я не можу не виправдати надій людей, які повірили в мрію, яку я намалював, а потім отримали синій зруб. А для дерева існує безліч технологічних негативних факторів.
Як ви своїм будинкам забезпечуєте пожежну безпеку?
Мені пощастило, у мене є чудовий пічник, з яким ми багато років працюємо. Він колись міняв на радянських атомних станціях графітові стрижні – старі виймав, нові вставляв. Він був бригадиром і їздив у всій країні. Для цієї людини мікрон – дуже велика відстань. За моїми ескізами він малює каміни, банні печі, робить проходи через усі перекриття, контролює «отопленців», які ставлять сендвіч-труби котелень, робить ізоляцію всіх вентиляційних труб- Шляхів поширення пожеж. Мені ось так пощастило, у мене є такий Олександр Іванович, який виконує цю роботу.
У вашому чудовому місті половина історичного центру – дерев'яні будинки. Їх зносять та замінюють цегляними будинкамитому що не вміють реставрувати. У всьому світі, наприклад, у Фінляндії, Австрії, Франції, так само як і в Нижньому Новгороді, і в Костромі стоять дерев'яні будинки, щільно притиснуті один до одного. Якщо їх правильно експлуатувати та вчасно гасити вогнища виникнення вогню, то нічого не буде. Навпаки, у дерев'яному будинку людина почувається набагато комфортніше, ніж у будь-якому кам'яному. При цьому цегляний будинокзараз теж дуже складно побудувати, тому що за існуючими нормами енергоефективності він повинен бути з дуже товстих стін.
Який ваш улюблений проект?
Мій найулюбленіший дерев'яний будинок, який я зробив за 11 років – одноповерховий маленька хаткаплощею 14,4 квадратних метра. Там є всі атрибути житлового будинку: душ, туалет, місце для сну та для роботи. У ньому є навіть маленький камінта балкончик. Цей будинок був визнаний найменшим житловим будинком у Росії. Це мій найулюбленіший і найскладніший проект. Займаючись його проектуванням, я почував себе німцем. До речі, у цьому будинку живе та працює цивілізована та творча людина.
Розкажіть про свій знаменитий проект «Дах світу», який став лауреатом премії « Золотий перетин» за внесок у розвиток дерев'яної архітектури. Чому в нього така незвичайна назва?
Ідея цієї конструкції полягає в тому, що ми перекрили однією площиною зруб, дозволивши його намалювати так, як нам треба. Зруб завжди тяжіє до прямокутника, а тут ми отримали нові якості формоутворення. Цей підхід дозволив нам створити велике вентильоване горище, про яке всі забули. Функція цієї будівлі – лазня. Вона, як предмет архітектури, здобула безліч нагород.
«Дахів світу» вона називається тому, що вона дійсно ширяє і підноситься. Перебуваючи всередині цього об'єкта, ти не відчуваєш над собою покрівлі, почуваєшся ближчим до сонця. Вся стилістика будинку так продумана і намальована, що ти постійно перебуваєш у стані ширяння (себто відриву від реальності).
Взагалі лазню, ми любимо та цінуємо за ті миті, які нам доводиться там переживати. Спочатку нас страшно ширяють у цій страшній спеці, б'ють віниками, потім обливають крижаною водоюв чому немає особливо нічого приємного. Але ось той смак, який ми потім переживаємо, по-моєму, найцінніше.
В даний час в Росії в міській архітектурі використовується цегла як основний матеріал для будівництва будівель. Чи можна вписати дерево у сучасний міський простір?
Можна, якщо тільки на те зміняться державні стандарти, тому що на сьогоднішній день по вітчизняним протипожежним вимогаму міському середовищі дерево застосовувати не можна. Навіть як обробка.
Наприклад, в Австрії існує закон, за яким ясла, дитячі садки, школи, професійно-технічні заклади, будівлі для інвалідів і пенсіонерів, будівлі центрів дозвілля і муніципальних утворень за законом можуть бути зроблені тільки з дерева. Встановлено, що у дерев'яних школах краща успішність, менша за агресію.
Чи можна говорити, що дерев'яна хата – прерогатива людей заможних?
При правильному використанніцього матеріалу хороший дерев'яний будинок цілком конкурентоспроможний будь-якому іншому будинку.
Як доглядати за дерев'яним будинком, щоб він простояв віки?
Є дерев'яні пам'ятки архітектури, які дійшли до нас, яким понад 450 років. При цьому їх ніколи не обробляли. У Норвегії знайдено ялинку, якій 800 років, є живі оливи, яким понад 2 тисячі років. У Галичі є найстаріший ліс Європи, в якому звичайні ялинки стоять понад 400 років. Просто цього більшість людей не знає, тому не вірять, що дерево є довговічним матеріалом.
Які завдання ставлять собі творці дерев'яного домостроения?
Я прагну привнести нову архітектуру. Наше завдання як виробників – ставитись до технології дерев'яного домобудівництва трепетно та серйозно. Взагалі вивчення деревини – дуже захоплюючий процес. Якщо людина хоче побудувати собі дерев'яний будинок, я раджу йому прочитати кілька статей про історію дерев'яного будинку, з них можна отримати багато користі.
ДЕРЕВИНА, вторинна ксилема багаторічних рослин; у зростаючих деревах і чагарниках складає основну масу стовбурів, гілок, коренів і виконує в них провідні, запасні та механічні функції. Розрізняють деревини хвойних (сосна, ялина та ін.) та листяних (дуб, берези та ін.) порід.
Будова.Деревину вивчають на трьох розрізах стовбура: поперечному та двох поздовжніх – радіальному та тангенціальному (рис. 1). У деревині розрізняють заболонь (периферичну світлу зону) і ядро (центральну зону), що має більш темне забарвлення так званої ядрової деревини або мало відрізняється від заболоні у без'ядрової деревини. Серед без'ядрових порід (ялина, ялиця, бук та ін.) виділяють спелодревесні, у яких центральна зона деревини у свіжозрубаному стані менш волога, ніж периферична, та заболонні (береза, клен) – з рівномірною вологістю по перерізу стовбура. Річні шари (щорічні прирости деревини) поперечному розрізімають вигляд концентричних кіл, на радіальному та тангенціальному - відповідно прямих та вигнутих смуг; у багатьох порід у кожному шарі помітні менш щільна світла (так звані рання) і щільніша темна (пізня) деревина. У кільцесудинних листяних порід (наприклад, дуб, ясен) великі судини розташовані тільки в ранній деревині, а у розсіяно-судинних (береза, осика) великі та дрібні судини рівномірно розподілені по річному шару. У деяких листяних порід на поперечному розрізі видно світлі радіальні смужки (промені), на радіальному – блискучі темні або світлі поперечні смужки, а на тангенціальному – веретеноподібні вузькі смужки. У деяких хвойних порід (сосна, кедр та ін.) Пізній зоні річних шарів на поперечному розрізі помітні світлі цятки - смоляні ходи.
Структура деревини, що спостерігається за допомогою оптичного та електронного мікроскопів, зрубаного дерева включає рослинні клітиниз відмерлим протопластом (так звана мезоструктура). Клітинні стінки (мікроструктура) складаються здебільшого з целюлозних мікрофібрил (наноструктура). У тонкій первинній та товстій тришаровій вторинній оболонці клітинної стінки мікрофібрили мають різну орієнтацію; у найбільш потужному внутрішньому шарі вторинної оболонки мікрофібрили розташовані під невеликим кутом нахилу (5-15 °) до довгої осі клітини. Така переважна орієнтація мікрофібрил – одна з основних причин анізотропії деревини. З боку порожнини клітини стінку вкриває тонкий бородавчастий шар. У стінках клітин є прості або облямовані пори. У проміжках між мікрофібрилами знаходиться лігнін, що викликає одревення клітинних стінок, а також геміцелюлози та вода.
Деревина хвойних порід переважно складається з подовжених прозенхімних клітин - трахеїд (рис. 2). Розташовані в ранній зоні річного шару великопорожнинні трахеїди виконують головним чином функцію, що проводить, пізні товстостінні трахеїди - механічну, а паренхімні клітини, що утворюють промені і беруть участь у структурі вертикальних смоляних ходів, - запасає. Горизонтальні ходи у деяких променях перетинаються з вертикальними, становлячи єдину смолоносну систему. У деревині листяних порід (рис. 3) провідну функцію виконують судини, судинні та волокнисті трахеїди; механічну - волокна лібриформа та/або волокнисті трахеїди; запасає - паренхімні клітини у вигляді горизонтальних однорядних та багаторядних променів, а також вертикальної осьової паренхіми.
Склад та властивості.Хімічний склад деревини всіх порід практично однаковий (49-50% вуглецю, 43-44% кисню, 6% водню та 0,1-0,3% азоту). У деревині ці елементи утворюють органічні речовини: целюлозу (31-50%), лігнін (20-30%) та геміцелюлози (19-35%), що включають пентозани (5-29%) та гексозани (6-13%). Хвойні породи містять дещо більше целюлози, листяні – значно більше пентозанів. До складу деревини входять також екстрактивні речовини (танніни, смоли, камеді, ефірні маслата ін.). Мінеральні речовини під час спалювання деревини утворюють золу (0,1-1%). Масова теплота згоряння деревини не залежить від породи та становить 19,6-21,4 МДж/кг; об'ємна теплота згоряння (МДж/м3) залежить від щільності деревини.
Фізичні властивості.Зовнішній вигляд деревини характеризується кольором, блиском та текстурою, які служать для ідентифікації. деревних порід, а також визначають цінність деревини як декоративного матеріалу. Різноманітність кольору деревини різних порід залежить від складу та вмісту екстрактивних речовин. Колір змінюється при впливі на деревини повітря, світла, температури, хімічних агентів, а також у результаті пропарювання, тривалої витримки у воді, грибних ураженнях. Блиск деревини визначається переважно наявністю променів на поздовжніх розрізах. Текстура деревини (малюнок, що утворюється в результаті перерізання анатомічних елементів) залежить не тільки від породи дерева, а й від напрямку розрізу стовбура. Особливо ефектна текстура деяких листяних порід через перерізаних судин (наприклад, дуб, ясен), променів (бук, клен) і вад будівлі (карельська береза).
Вологість деревини (W) визначається як відношення маси води, що міститься в ній, до маси абсолютно сухої деревини. Пов'язана вода міститься у клітинних стінках, вільна – у порожнинах клітин та міжклітинних просторах. Вологість ядра свіжозрубаних хвойних деревстановить 35-37%, заболоні – у 2-3 рази більше; у листяних порід ця відмінність незначна. По висоті ствола вологість розподілена нерівномірно; вона також схильна до сезонних і добових коливань. Властивості деревини різко змінюються при вологості нижче за межу насичення клітинних стінок W п.н., що дорівнює в середньому 30% (визначається при зволоженні у воді). Деревина має здатність поглинати вологу з повітря (у вигляді зв'язаної води), при цьому максимальна вологість деревини досягає межі гігроскопічності, рівної W п.н. кімнатній температурі. При вимочуванні деревина поглинає воду як у вільному, і пов'язаному вигляді, у своїй найбільша вологість становить 100-270%. За ступенем вологості деревину поділяють: на мокру, тривалий часщо була у воді (вологість понад 100%); свіжозрубану, що зберегла вологість дерева, що росте (50-100%); деревину атмосферного сушіння, або повітряносуху, витриману на відкритому повітрі(15-20%); камерної сушіння, або кімнатносуху, висушену в камері або витриману в опалювальному приміщенні (8-12%); абсолютно суху, висушену за температури близько 103 °С (0%). При витримуванні на повітрі при постійних температурі та відносній вологості деревина набуває відповідної та однакової для всіх порід рівноважної вологості; при кондиціювання (температура повітря 20 ° С і вологість 65%) вологість деревини називається нормалізованою і становить 12%. При повному видаленні зв'язаної води скорочуються лінійні розміри деревини (на 8-10% у тангенціальному напрямку, 3-7% у радіальному, 0,1-0,3% вздовж волокон) та об'єм (на 11 -17%). Збільшення вмісту зв'язаної води (при витримуванні деревини у вологому повітрі або воді) викликає розбухання деревини. Через відмінності усушки та розбухання за різними напрямками відбувається жолоблення деревини. Нерівномірне видалення зв'язаної води з деревини внаслідок стисненої усушки і неоднорідних залишкових деформацій викликає напруги, що призводять до розтріскування матеріалу в процесі сушіння або зміни заданої форми деталей при механічній обробці висушеної деревини. Розтріскування деревини (наприклад, великих брусів і колод) відбувається також через напруження, зумовлені відмінністю тангенціальної та радіальної усихання.
Щільність матеріалу клітинних стінок (древинної речовини) не залежить від породи і становить 1530 кг/м 3 . Щільність деревини в сухому стані через наявність у ній порожнин залежить від породи і змінюється в межах від 100 кг/м 3 ( бальзове дерево) до 1300 кг/м3 (бакаут). Щільність деревини для найпоширеніших вітчизняних порід за нормалізованої вологості становить 400-700 кг/м 3 . Зі збільшенням вологості (вище за W п.н) щільність деревини зростає. Деревина має здатність пропускати під тиском рідини та гази (водо- та газопроникність). Проникність деревини листяних порід вище, ніж хвойних, у заболоні більше, ніж у ядра, вздовж волокон більше, ніж поперек волокон.
Питома теплоємність абсолютно сухої деревини однакова у всіх порід – 1,55 кДж/(кг °С); зростає з підвищенням вологості та температури. Теплопровідність деревини також зростає із збільшенням щільності, вологості та температури; вздовж волокон вона вдвічі вища, ніж поперек волокон. Теплове розширення деревини мало. Суха деревина має дуже високий електричний опір (є діелектриком), яке різко знижується (у мільйони разів) з підвищенням вологості до W п.н, а при подальшому зволоженні - лише в сотні або десятки разів. Деревина має невисоку електричною міцністю; на підвищення опору пробою її просочують мінеральними маслами. Діелектрична проникність сухої деревини становить 2-5 і збільшується з підвищенням вологості та температури. Під впливом механічних навантажень у сухій деревині з'являються електричні заряди. П'єзоелектричні властивості деревини обумовлені наявністю орієнтованого компонента – целюлози; у сухій деревині вони найпомітніші, зі збільшенням вологості зменшуються і при вологості 6-8% практично зникають. У деревині швидкість поширення звуку вздовж волокон становить 5000 м/с, поперек волокон - у 3-4 рази менше і зменшується із збільшенням вологості та температури деревини. Питома акустичне опір деревини, рівне твору її щільності на швидкість звуку, близько 3 · 10 6 Па · с / м. Декремент згасання звуку в деревині залежить від частоти коливань, вологості, температури і становить (2-4) 10 -2 Нп. Деревина має відносно низьке звукопоглинання та високу резонансну здатність, що зумовило широке застосуваннядеревини (особливо ялинки, ялиці) для виготовлення дек музичних інструментів.
Вплив на деревину електромагнітних коливань залежить від їх частоти: ІЧ-випромінювання прогріває поверхневі шари в деревині (застосовується для сушіння шпону та інших тонких сортиментів); видиме світло має велику проникаючу здатність (для дефектоскопії деревини); світлове лазерне випромінювання пропалює деревину (як своєрідний «ріжучий» інструмент для фігурного розкрою виробів з деревини, граверних робіт та ін.); УФ-випромінювання викликає люмінесценцію деревини (для контролю якості обробки деревини). Рентгенівські та ядерні випромінювання, проходячи через деревину, послаблюються залежно від товщини, щільності та вологості сортименту; їх також застосовують для дефектоскопії деревини.
Механічні властивості. Деревина характеризується міцністю та деформативністю (здатністю змінювати розміри та форму). Міцність зразків деревини визначають при випробуваннях на стиск, розтяг, вигин, зсув і (рідше) на кручення. Показники механічних властивостей деревини вздовж волокон значно вищі, ніж упоперек волокон. У найпоширеніших вітчизняних порід межі міцності деревини (для зразків без вад, з вологістю 12%) становлять: при стисканні вздовж волокон 40-73 МПа; при розтягуванні вздовж волокон 66-171 МПа, поперек волокон у радіальному напрямку 4-13,3 МПа, у тангенціальному – 2,8-9,2 МПа; при згині 68-148 МПа. Підвищення вологості деревини до W п.н. знижує межі міцності при стисканні вздовж волокон у 2-2,5 рази; збільшення розмірів зразків та наявність вад деревини також зменшує її міцність. При короткочасних та порівняно невеликих навантаженнях деревина деформується як пружний матеріал; модуль пружності деревини вздовж волокон становить 12-18 гПа, поперек волокон у 15-30 разів менше. Реологічні властивості деревини (що характеризують її підвищену здатність деформуватися під навантаженням у часі) зростають зі збільшенням вмісту у ній пов'язаної води та температури. При зниженні вологості та температури навантаженої деревини значна частина пружних деформацій перероджується у «заморожені» деформації, що виявляються у процесах сушіння, пресування, гнуття деревини. Заморожені деформації зумовлюють «пам'ять» деревини на температурно-вологісні дії. Міцність деревини при тривалому впливі навантаження може знизитися вдвічі. Багаторазова зміна навантаження призводить до зниження міцності – втоми деревини; циклічна зміна вологості навантаженої деревини викликає гігроутомленість, тобто зниження міцності та підвищену деформацію. При проектуванні дерев'яних конструкційвикористовують розрахункові опори, які у кілька разів менші за межі міцності, що дозволяє врахувати вплив тривалості навантаження, вологості, температури, вад та інших факторів. Ударна в'язкість деревини характеризує її здатність поглинати роботу під час удару без руйнації; у листяних порід цей показник у 2 рази вищий, ніж у хвойних. Твердість деревини залежить від її щільності, причому торцева твердість більша за бічні.
Пороки. Недоліки, що змінюють зовнішній вигляддеревини, цілісність тканин, правильність будови та ін., знижують якість деревини та обмежують можливості її практичного використання. Виникають як у дереві, що росте, так і в зрубаній деревині під час її зберігання і переробки. До них відносяться: сучки; тріщини (метикові, морозні, відлупні), що виникають у дереві, що росте, і при сушінні; вади форми стовбура - біжистість (аномальне зменшення діаметра по довжині стовбура), закомелістість (різке збільшення діаметра в нижній частині стовбура), а також кривизна, нарости; пороки будови - нахил волокон, свиливість (звивисте і безладне розташування волокон), завиток (місцеве викривлення річних шарів), крень (реактивна деревина у хвойних порід), хибне ядро і внутрішня заболонь у листяних порід, пасинок (крупний) рани - сухобокість (зовнішнє омертвіння стовбура) і прорість (заростаюча рана, що містить кору і омертвілу деревину), засмолок і кишеньку (відкладення смоли), водошар (перезволожені ділянки ядра або стиглої деревини) та ін. деревини (наприклад, продубина та жовтизна); грибні ураження у вигляді синяви, цвілі, гнилі; біологічні пошкодження комахами та птахами (наприклад, червоточини від личинок); механічні пошкодженнястовбурів та дефекти обробки лісоматеріалів, сторонні включення (камені, металеві уламки та ін.), обвугленість, покоробленість. Деякі вади деревини можуть розглядатися як її переваги, наприклад, нарости з красивою текстурою.
Застосування. Деревина як конструкційний матеріалнабула широкого поширення у будівництві, суднобудуванні, на залізничному транспорті та ін; застосовується у вигляді лісоматеріалів, пиломатеріалів, деревних матеріалів. Деревина використовується у виробництві паперу, картону, деревоволокнистих плит. Як хімічну сировину деревину використовують для одержання різних органічних сполук, наприклад целюлози, етанолу, кормових дріжджів, ксиліту, сорбіту, деревного вугілля, смоли, метанолу, оцтової кислоти, ацетону та інших розчинників, горючих та негорючих газів (при піролізі деревини) Деревина зберігає своє значення як паливо.
Деревознавство - наукова дисципліна, що вивчає будову та властивості деревини та кори методами біології, хімії, фізики та інших наук. Для визначення якості деревини проводять випробування, у тому числі неруйнівні, що ґрунтуються на використанні ІЧ-, світлового, УФ-, рентгенівського та ядерних випромінювань, звукових та ультразвукових коливань. Розробляються нові методи досліджень деревини, а також способи покращення її властивостей (модифікування деревини пресуванням, введенням синтетичних полімерів та інших речовин; просочування антисептиками та антипіренами для захисту від гниття та вогню).
Літ.: Ванін С. І. Деревознавство. М.; Л., 1949; Перелигін Л. М. Деревознавство. 4-те вид. М., 1971; Угольов Б. Н. Деревознавство з основами лісового товарознавства. М., 2001.
Деревина має дуже різноманітні властивості. Найповніше вони розкриваються щодо фізичних і механічних властивостей деревини.
Фізичні властивості деревини. На властивості деревини великий впливнадає вологість. Воду, що знаходиться в деревині, поділяють на три види: капілярну (або вільну), гігроскопічну та хімічно пов'язану. Капілярна вода заповнює у деревині порожнини клітин, міжклітинні простори та судини. Гігроскопічна вода знаходиться у стінках клітин. Хімічно зв'язана вода входить до хімічний складречовин, що утворюють деревину. Основну масу води в дереві, що росте, становлять капілярна і гігроскопічна вода або тільки гігроскопічна вода. Стан деревини, у якій відсутня капілярна вода і міститься лише гігроскопічна, називається точкою насичення волокон. У деревині різних порід вона становить 23...35%. При висиханні деревини волога поступово випаровується з поверхні зовнішніх шарів, а волога, що залишилася в деревині, пересувається від внутрішніх шарів до зовнішніх.
За ступенем вологості розрізняють деревину: мокру, свіжозрубану (вологість 35% і вище), повітряно-суху (вологість 15...20%) та кімнатно-суху (вологість 8...12%).
Гігроскопічність деревини називають властивість її поглинати з повітря пароподібну воду. Ступінь поглинання залежить від температури повітря та його відносної вологості.
Рівноважною називають вологість, яку має деревина при тривалому знаходженні на повітрі із постійною відносною вологістю та температурою. Рівноважна вологість кімнатно-сухої деревини становить 8...12%, тому до такої вологості висушують паркетну клепку та деревину, що використовується у приміщеннях. Волога деревина віддає вологу навколишньому повітрі, а суха поглинає її. Оскільки вологість повітря не постійна, вологість деревини також змінюється – зміна вологості деревини від нуля до точки насичення волокон викликає зміну об'єму деревини. Останнє призводить до розбухання та усихання, викривлення деревини та появи тріщин. Для зменшення гігроскопічності та водопоглинання деревину покривають лакофарбовими матеріаламиабо просочують різними речовинами.
Щільність деревини залежить від обсягу пор та вологості та характеризує її фізико-механічні властивості(Міцність, теплопровідність, водопоглинання). Показник щільності використовують щодо коефіцієнта якості, який знаходять ставленням межі міцності при стисканні до щільності. У сосни він дорівнює 0,6, а дуба – 0,57. Пористість деревини хвойних порід коливається від 46 до 85%, листяних – від 32 до 80%.
Усиханням деревини називають зменшення її лінійних розмірів та обсягу при висиханні. Випаровування капілярної води не супроводжується усиханням. Остання відбувається лише за випаровуванні гігроскопічної вологи. При цьому зменшується товщина водних оболонок, міцели зближуються один з одним та зменшуються розміри деревини. Зважаючи на неоднорідність будови деревина усихає або набухає в різних напрямках не однаково. Лінійна усушка вздовж волокон становить 0,1...0,3%, у радіальному напрямку - 3...6%, а в тангентальному - 7...12%.
Властивість нерівномірної зміни лінійних розмірів у різних напрямках є одним із негативних властивостей дерева як будівельного матеріалу. Повільне висихання деревини забезпечує більш рівномірне висушування і дає менше тріщин. Нерівномірна усушка деревини в різних напрямках викликає різні напруги, у зв'язку з чим деревина жолобиться і покривається тріщинами. В круглі колодитріщини розташовуються радіально. Дошки, вирізані ближче до серцевини стовбура, коробляться менше, ніж дошки, випиляні ближче до поверхні колоди.
Набуханням називають здатність деревини збільшувати свої розміри та об'єм при поглинанні води, що просочує оболонки клітин. Деревина розбухає при поглинанні вологи до насичення волокон. Набухання, як і усушка, не однаково у різних напрямках. Набухання деревини вздовж волокон становить 0,1...0,8%, у радіальному напрямку - 3...5% та в тангентальному - 6...12%.
Теплопровідність деревини невелика, вона залежить від характеру пористості, вологості, напряму волокон, породи та щільності дерева, а також від температури. Теплопровідність деревини вздовж волокон приблизно в 1,8 рази більша, ніж упоперек волокон. У середньому вона становить 0,16...0,30 Вт/(м-С). Зі збільшенням щільності та вологості зменшується кількість повітря, що знаходиться в порожнинах, у зв'язку з чим теплопровідність деревини збільшується.
Електропровідність деревини залежить від її вологості. Електричний опірсухої деревини в середньому становить 75-107 Ом/см, а сирої – у 10 разів менше. Деревину використовують при електропроводці як дошки, розетки тощо.
Водопроникність деревини залежить від породи дерева, первісної вологості, характеру розрізу (торцевого, радіального, тангентального), розташування деревини в стовбурі (ядро, заболонь), ширини річних шарів, віку деревини. Водопроникність вздовж волокон більше, ніж через радіальну та тангентальну поверхні. Характеризується водопроникність деревини кількістю води, що профільтрувалась через поверхню зразка (г/см2).
Стійкість деревини до дії кислот, лугів та води. Тривала дія кислот і лугів руйнує деревину, і чим вища концентрація, тим сильніша їхня руйнівна дія. Слаболужні розчини не руйнують деревину. У кислому середовищі деревина починає руйнуватися при рН
Механічні властивості деревини як анізотропного матеріалу не однакові у різних напрямках. Механічні властивості деревини залежать від багатьох факторів: зі збільшенням вологості міцність деревини знижується; деревина великої густини має більш високу міцність; на міцність деревини впливають відсоток пізньої деревини, наявність вад, гнилі, старіння.
Міцність деревини під час стиснення. Зусилля до конструктивному елементуможуть бути прикладені з урахуванням будови деревини вздовж або поперек волокон, тому розрізняють стиснення вздовж та поперек волокон. Для випробування на стиск уздовж волокон беруть зразки деревини без сучків у вигляді прямокутної призми розміром 20X20X30 мм при розмірі деревини не менше 30 мм вздовж волокон і випробовують на пресі.
Межа міцності деревини при стисканні вздовж волокон з вологістю 12% залежно від породи дерева змінюється у межах - від 30 до 80 МПа. Межа міцності деревини при стисканні упоперек волокон значно менша, ніж при стисканні вздовж волокон, і становить: у радіальному напрямку для ялиці – 4,1 МПа, граба – 25,6 МПа, а в тангентальному для ялини – 7,1 МПа, граба – 15,6 МПа.
Міцність деревини на розтяг. Деревина має високий показник міцності на розтяг уздовж волокон. Для основних порід ця величина змінюється від 80 до 190 МПа.
Міцність деревини на статичний вигин висока, завдяки чому її широко застосовують для елементів будівель та споруд, що працюють на вигин (балки, бруски, крокви, ферми тощо).
Межа міцності деревини на вигин має бути приведена до вологості 12%. У листяних порід міцність при згині в радіальному та тангентальному напрямках практично однакова, а у хвойних міцність у тангентальному напрямку трохи більша, ніж у радіальному. Міцність на статичний вигин залежить від тих самих факторів, що й міцність при стисканні.
Міцність деревини на сколювання вздовж волокон невисока - 6,5...14,5 МПа. Опір перерізування деревини поперек волокон в 3...4 рази вище опору сколювання вздовж волокон, але чистий зріз зазвичай не має місця, оскільки одночасно відбувається зминання та вигин волокон. В будівельних конструкціяхдеревина часто працює на сколювання вздовж волокон, наприклад, кроквяних фермахта інших елементах конструкцій. Разом про те слід пам'ятати, що у час на передових підприємствах спостерігається тенденція до переходу на стандартну вологість деревини, рівну 12%.
У наш час прогресу існують інноваційні будівельні матеріали. Але і в минулі століття, і зараз залишається популярним такий матеріал, як дерево. Цей матеріал благородний і дуже гарний, і при правильної експлуатаціїта догляді може зберігатися багато років.
Що таке деревина?
Деревина у будівництві
Ще з давніх-давен дерево використовували як будівельний матеріалдля будівництва стін, для зрубу. Хоча останнім часом ставлять металопластикові вікнаі двері, але дерев'яні виробивсе-таки не поступаються, а навіть перевершують за своїми властивостями.
А натуральна підлога із дерева створить теплий мікроклімат вашого будинку. Неперевершено буде виглядати і дерев'яні сходи.
Дерев'яний матеріал у дизайнерській сфері використовується при обшивці стін будинків, бань саун, для виробництва меблів.
Чому будівельники та дизайнери залишають свій вибір на натуральному матеріалі – деревині?
Переваги
- - має невелику вагу (якщо порівнювати із залізобетоном деревний матеріал має вагу в 5 разів меншу і в 16 разів менше сталі);
- - Висока міцність;
- - її легко добувати;
- - в обробці не потребує складних технологій;
- — дерев'яні деталіконструкції легко збирати, розбирати, переносити та переробляти окремі дерев'яні будовита цілі споруди;
- - Деревина має низький коефіцієнт теплопровідності, тому вона цінна як ефективного утеплювача;
- - матеріал характеризується довговічністю, якщо, звичайно, дотримуватися правил експлуатації конструкції;
- - Деревину можна відновлювати, це дає широкі можливостівиготовлення багатьох видів виробів;
- - Чудово поєднується з іншими будівельними матеріалами;
- - Виступає як вологорегулюючий і фільтруючий компонент, ( дерев'яні стіниочищають повітря, причому в обох напрямках повільно пропускає його крізь структури своїх волокон);
- - Деревина - екологічно чистий матеріал.
Недоліки
- - Неоднорідна будова. Тож якщо неправильно розпиляти деревину, то міцність на стиск може впасти майже 5 раз;
- - Сучкуватість;
- - Повзучість. При тривалому вплив навантаження на деревину вона деформується;
- - зазнає гниття і ураження комахами;
- - Вологовбирність. При збільшеній вологості міцність деревини майже за всіх видів роботи з нею різко падає;
- - Висихання деревини. Може призвести до сильного розтріскування;
- - піддається горінню.
Знати характеристики лісоматеріалу дуже важливо при проектуванні, будівництві та експлуатації дерев'яних споруд.
Як будівельний матеріал дерево використовують двох форм:
- - Вихідний (ліс-кругляк, колоди тощо)
- - вторинної (дошка, брус, фанера, шпон тощо).
Яку породу деревини вибрати для будівництва?
1. Хвойні породи- Найбільш популярний дерев'яний матеріал. Він, якщо порівнювати з листяними, найдоступніший. І, звісно, має високі технічні властивості.
- Сосна. За шкалою використання знаходиться на найвищій позиції. Чому? По-перше, цей матеріал міцний, щільний, стійкий до розтріскування, усихання та гниття, зносостійкий. По-друге, сосна легка деревина, несучковата, а це дуже полегшує процес обробки. До недоліку можна віднести таку властивість, як «синьова», зовнішній вигляд зрубу цим псується.
- Ялина. Відрізняється гнучкістю, тому широко застосовується виготовлення гнутих деталей. Ялина так само, як і сосна, дуже міцна (у сухому вигляді). Але не така багата на смолисті речовини, тому її потрібно додатково обробляти. Ялина сучковата, а це ускладнює процес обробки, а також область застосування звужується.
Порівняно із сосною, ялина довго не втрачає свою колірну палітру.
- Модрина. Вона має високою щільністюта міцністю, особливо після висушування, а також вона стійка до загнивання. Тому її використовують для виготовлення основних несучих конструкцій. Має низький ступіньводопоглинання. Також вона практично не сучковата і не коробиться. З недоліків можна виділити: легкорозколюваність та утрудненість в обробці.
- Ялиця. Має малу пружність і низьку міцність. Вона легко колеться, а також обробляється. Ця порода набагато більше зазнає гниття, ніж сосна, тому що не має смоляних ходів. Ялиця не підійде для виготовлення основних зовнішніх конструкцій. Вона знайшла своє застосування у виготовленні вікон, дверей, підлог та інших внутрішніх конструкцій.
- Кедр. Високоміцний матеріал, але при цьому гнучкий та м'який. Він легкий, стійкий до гниття, легко обробляється. Із кедра виготовляють зовнішні конструкції. До переваг кедра можна віднести антисептичні властивості, тому його успішно застосовують в екобудівництві.
2. Листяні породи
Багато листяні породине так міцні і стійкі до загнивання (у них немає смоляних ходів), як хвойні, тому їх застосовують у будівельної промисловостіне так широко.
В будівельної сферинайбільш широко використовуються такі листяні породи:
- Дуб. У нього дуже красива текстуратому він не вимагає додаткового фарбування. Практично не схильний до грибкових впливів. Деревина дуба дуже міцна, це твердий матеріал. Його застосовують при виготовленні зовнішніх конструкцій, а також як обробний матеріал (вікна, двері, підлога).
- Горіх. Матеріал важкий, міцний та твердий. Він добре обробляється і чудово піддається полірування. Текстура горіха дуже гарна.
- Ясень. Пружний та міцний матеріал, має світлий колір. Ясен дуже тяжко розколюється. Завдяки підвищеній в'язкості обробляти деревину вручну важко. Не має таких властивостей, як дуб, тому його рідко застосовують у зовнішніх конструкціях. Найбільш активно застосовують як матеріал для обробки.
- В'яз. Стійкий до гниття. Матеріал відрізняється щільністю, в'язкістю, твердістю та міцністю. Важко колеться, але чудово обробляється. За своїми технічним характеристикампоступається багатьом хвойним породам, тому використовується будови будинків. В основному використовують у меблевому виробництві, кораблебудування.
Види пиломатеріалу
При будівництві дерев'яних споруд та виборі пиломатеріалу ви зустрінете назви видів пиломатеріалу, значення яких потрібно знати:
- кряж - товстий стовбур дерева, звільнений від кори, або його відрізок досить довжини (але не більше 25 см);
- підв'язник – той самий кряж, але з діаметром менше 25 см;
- жердина – тонкий стовбур дерева (діаметром менше 9 см), очищений від кори;
- пластина - стовбур дерева, розпиляний вздовж волокон;
- четвертина - ½ пластини, яка розпиляна вздовж волокон;
- лежень – це колода в горизонтальному положенні, що обтесане з двох сторін;
- брус — колода, яка обтесана з усіх чотирьох сторін з перетином не менше 100х100 мм.
- брусок - те саме, що і брус, але менше розміром.
- Упорядкована деревина
У будівельній сфері останнім часом популярна так звана облагороджена деревина - деревні пластики, отримані після продуктів переробки деревини.
Види деревних пластиків:
- Фанера;
- ДВП (дерево-волокнисті плити);
- ДСП ( деревинно-стружкові плити);
- ОСП (орієнтовано-стружкова плита);
- Деревно-шаруватий пластик.
Коли вибираєш лісоматеріал для будівництва, що потрібно враховувати?
- Міцність. Чим міцніший матеріалтим нижче коефіцієнт руйнування. Кожна порода дерева має власну міцність. На неї впливають також вологість, щільність та її вади.
- Щільність. Від неї залежать вага, легкість обробки та стійкість до гниття.
- Зношування. Чим твердіше і щільніше дерево, тим більше ступіньзносостійкості.
- Опірність до тріщин. Залежить від того, який ступінь усихання деревини: при процесі сушіння волога з деревного матеріалу випаровується нерівномірно, це призводить до внутрішньої напруги і деревина тріскається. Малоусихаючими породами є ялиця, кедр, сосна.
- Схильність до гниття. Під впливом різних грибків деревина руйнується. Вважають що хвойні породименше схильні загнивати, ніж листяні. Це можна пояснити наявністю смолистих речовин.
- Текстури. Тут важливо, як вона поводиться після покриття морилкою, воском або лаком. Це дуже важливо у дизайнерському рішенні.
- Здатність тримати кріплення з металу (цвях або шуруп). Тут важливі щільність і вологість - чим вище щільність, тим складніше витягтиме кріплення.
- Наявність сучків. Що більше дерев'яний матеріал має сучків, то міцність нижче. Це спричинить додаткові витрати на переробку.
Інноваційні технології обробки дерева дають змогу виготовляти будь-які вироби.
Завантаження...