В этой статье:

Качество пиломатериалов зависит не только от размеров и породы дерева, соблюдения производителем всех тонкостей технологического процесса, а и от условий его произрастания. У древесины существует множество видов малоразличимых пороков развития и последствий механических повреждений, большинство из которых внешне практически незаметны (неопытному глазу, разумеется).

Любой дефект усложняет обработку, ослабляет прочностные качества дерева и изделий из него. Так какие же бывают пороки древесины и как их вовремя распознать?

Практическая польза от прогулки по лесу

Профессионалы знают, как проявляются пороки древесины, и способны еще до рубки дерева дать оценку его качеству методом индивидуальной таксации. Такая оценка нужна для предварительных расчетов по следующим вопросам:

• каким будет выход качественного сырья;
• на какой высоте ствол будет перепилен на отдельные части;
• размеры отдельных отрезов, их практическое применение и т.д.

Например: таксируемый ствол сосны диаметром в 28 см на высоте 1м от земли имеет комлевую гниль. На высоте 1-7,5 м на стволе отсутствуют сучья, и древесина выглядит здоровой. На высоте 9,5 м находится сосновая губка (грибковое поражение ), от которой расходится стволовая гниль на 0,5 м вверх и 1,5 м вниз по стволу. На отрезке от 9,5 м до 15,5 м имеются лишь мертвые наружные сучья, а сама древесина выглядит здоровой.

Результаты таксации:

• метровый комлевый слой используется на дрова;
• 6,5 м – первосортный пиловочник;
• 2м – пересорт (неизвестно, насколько глубоко поражение гнилью);
• последние 6м – могут быть использованы как рудстойка.

Дефекты формы ствола

Недостатки древесины, которые возможно определить по внешнему виду пиловочника:

1. Сбежистость

Утончение ствола от комля к вершине – естественное явление, но если диаметр уменьшается на протяжении 1м больше чем на 1 см – это уже сбежистость. Такой порок характерен для растений, выросших в редком древостое. При обработке сбежистого ствола образуется высокое количество отходов, для древесины из таких бревен характерен и другой недостаток – радиальный наклон волокон.

2. Закомелистость ствола

Вариация сбежистости, при которой наблюдается значительное увеличение диаметра ствола у комель (превышение на 20% и более диаметра ствола на расстоянии 1м от расширения).

3. Кривизна

Искривление ствола возможно по ряду причин: вследствие потери верхушки и ее замены боковой ветвью, из-за изменения освещения, при росте на холмах и горных склонах и т.д. Процент кривизны рассчитывают как показатель стрелы прогиба ствола в месте искривления.

4. Овальность

Если форма торца круглого лесоматериала имеет форму эллипса, скорее всего при распиле будет обнаружена крень и тяговая древесина.

5. Наросты

Местные утолщения ствола, которые образуются в результате поражения дерева грибами, бактериями, химическими и радиационными реагентами, механическими повреждениями. У растения нарушаются ростовые процессы, что, естественно, отражается на качестве и структуре древесины: годичные слои изгибаются, повторяя очертания нароста.

Такой материал сложен в обработке, имеет высокую твердость и низкую упругость. Древесина наростов (кап, сувель ) ценится как сырье для художественных изделий и облицовочного материала (шпона).

6. Последствия механических повреждений

Прорость

Прорость – заросшая рана, содержащая мертвую древесину. Недавнее повреждение легко обнаружить при визуальном осмотре боковой поверхности ствола растущего дерева. Но при полном зарастании видна только щель, заполненная остатками коры.

Рак дерева

Рак дерева – результат деятельности грибков и бактерий – открытая или закрытая рана с аномальными утолщениями и наплывами возле пораженных мест. При этом дефекте нарушается правильность круглой формы бревна, а у хвойных пород сопровождается повышенной смолистостью.

Сухобокость

Сухобокость – одностороннее омертвление ствола, лишенного коры вследствие ожога, обдира, ушиба и т.д. Порок вызывает повышенную смоленистость, образование завитков и наплывов, нарушает прочностные качества древесины и увеличивает количество отходов при обработке.

Пороки строения древесины

Эти дефекты можно распознать по срезу бревна.

1) Неправильное расположение годичных слоев, волокон

Косослой

Косослой – отклонение волокон от продольной оси, который можно увидеть при распиле волокон.

Косослой может быть:

• тангенциальный (неправильное направление сердцевинных лучей от продольной оси);
• радиальный – при радиальном распиле обнаруживаются различные отклонения в промежутках между годичными кольцами.

Правильность наклона измеряют так: на боковой поверхности (наиболее типичное место образования дефекта) проводят линию, параллельную продольной оси. На протяжении 1м выявляют угол отклонения волокон и измеряют его в процентах. Чем выше этот показатель, тем ниже прочность древесины.

Кроме того, наклон волокон увеличивает естественную усушку в продольном направлении, случит причиной винтового коробления пиломатериалов, снижает показатели гибкости и усложняет механическую обработку древесины.

Выделяют следующие разновидности неправильного наклона:

Свилеватость

Свилеватость – волнообразное или хаотичное расположение волокон, встречается в комлевой части или около наростов типа капов. Этот дефект характерен для лиственных пород (например, березы ) и обычно ограничивается местными участками – поражение целого ствола встречается крайне редко.

Завиток и глазки

Завиток и глазки – искривление годовых колец в области сучков и проростей.

Крень

Крень – образуется в изогнутой или наклоненной к земле древесине. На пиломатериалах крень выглядит как тусклые темные полосы различной ширины. Наиболее часто встречается у спелодревесных пород (пихта, ель). У других представителей хвойных – сосны, лиственницы, кедра – крень выражена менее ярко.

Из-за присутствия порока ухудшается качество пиломатериалов, а при его поперечном распиле нередко зажимаются пилы оборудования.

Тяговая древесина

Тяговая древесина – антипод креневой. Она образуется на растянутой зоне искривленных ветвей или стволов. Такой дефект на распиле имеет светлую окраску с перламутровым оттенком, которая при сушке или под воздействием солнечных лучей окрашивается в темно-коричневый цвет. Древесину с тяговым пороком сложно обрабатывать: при распиле образуются ворсистые поверхности, отделяющиеся волокна забивают зубья пил.

2) Нерегулярные образования

Ложное ядро

Ложное ядро – темная внутренняя зона, границы которой не совпадают с годичными кольцами. Причиной образования дефекта могут быть сильные морозы, грибы, бактерии, реакция растущего дерева на механическое повреждение. Эта зона по прочности превосходит заболонь, но имеет низкие показатели гибкости.

Внутренняя заболонь

Внутренняя заболонь – образования в зоне ядра нескольких годичных слоев, идентичных по свойствам заболони: древесина легко пропускает жидкость, имеет низкую стойкость против гнили. Это явление наиболее часто встречается у ясеня и дуба.

Сердцевина

Сердцевина – центральная часть ствола с рыхлой древесиной. Для бревен не считается дефектом, а вот для пиломатериала – присутствие сердцевины нежелательно из-за подверженности к гнили и растрескиванию.

Пасынок

Пасынок – вторая вершина ствола, отмершая или отставшая в росте, которая пронизывает ствол под острым углом к оси. Обычно, пасынки протягиваются вдоль большей части бревна, что нарушает однородность строения, целостность и прочность древесины.

Сучки

Сучки овальные, продолговатые, круглые – следы от основания ветвей. Степень влияния сучков на прочностные свойства дерева зависит от его вида и размера. Наиболее опасны гнилые и «табачные» (с древесиной, легко растирающейся в порошок) – они сопровождаются скрытой гнилью.

Трещины

Трещины – расхождение и разрывы древесины внутри ствола, которые могут возникнуть от сильных морозов, водослоя, падения дерева при валке. Трещины способствуют проникновению грибков, влаги внутрь ствола, что провоцирует гниение.

3) Отложения в древесине

Водослой

Водослой – участки с повышенной влажностью в области ядра. Такая древесина отличается высокой гигроскопичностью, при сушке деформируется и растрескивается. На торцевом разрезе такие дефекты выглядят как темные пятна по центру распила; в продольном – как полосы, идущие вверх от комля к вершине.

Смоляные карманы

Смоляные карманы – полость между годичными слоями дерева, заполненная смолой, камедями. Могут быть сквозными или односторонними, величиной от миллиметра до 15см. Образуются от воздействия насекомых, механических повреждений, при нагревании ствола солнцем в сильный мороз.

Засмолок

Засмолок – пропитанный смолой участок хвойной древесины в области механического повреждения. Такая древесина имеет отличные показатели плотности и устойчивости к гниению, но плохо обрабатывается и склеивается.

С более подробной классификацией пороков и дефектов древесины можно ознакомиться в ГОСТе 2140-81 .

ка, гонт, дранка и пр.) и как отрицательное при забивке гвоздей, костылей, скоб, ввинчивании шурупов.

Удельные характеристики механических свойств. Для сравни­тельной оценки качества древесины используют показатели ее механических свойств (пределы прочности, модуль упругости, ударную вязкость, твердость), отнесенные к единице плотности Удельная прочность при сжатии и статическом изгибе у хвойных пород оказывается выше, чем у лиственных.

Значительно выше у хвойных пород и удельная жесткость (осо­бенно у древесины ели и пихты). По остальным свойствам удель­ные характеристики у древесины лиственных пород выше, чем у хвойных.

Удельные характеристики древесины имеют особое значение, когда от изделия или конструкции требуется высокая прочность и жесткость (зависит от модуля упругости) при малом весе. Это важно для транспортного машиностроения, авиастроения, судостроения, строительства и т.д., при отборе древесины для производства му-] зыкальных инструментов и в других случаях.

По удельной прочности древесина вполне конкурентоспособ­на с другими современными материалами, а по удельной жестко­сти (вдоль волокон) во много раз превосходит полимеры. Так,] например, удельная прочность при растяжении древесины сосны равна 206 кПа-м 3 /кг, дюралюминия 150... 175 кПа-м 3 /кг, стекло­пластика 263 кПа-м 3 /кг. Удельная жесткость древесины сосны (вдоль волокон) 24,6 МПа-м 3 /кг, полиакрилатов 3,3 МПа-м 3 /кг, капрона 1,3 МПа-м 3 /кг.

Контрольные вопросы

Какие особенности отличают механические испытания древесины; от испытаний других материалов?

Назовите соотношения между пределами прочности на растяже­ ние, сжатие и статический изгиб древесины.

Какой показатель определяют при испытании древесины на сжатие поперек волокон?

Какой вид излома характерен для прочной древесины?

Под действием каких напряжений происходит разрушение древеси­ ны при скалывании?

Назовите причины образования «замороженных» остаточных де­ формаций.

Как влияет длительность нагружения на пределы прочности древе­ сины?

В чем состоит отличие испытаний на ударную вязкость от испыта­ ний на прочность древесины?

На какие группы делятся породы по твердости древесины?

10. Назовите причины, удерживающие гвозди и другие крепления в, древесине.

Глава 5 изменчивость и взаимосвязи свойств древесины

5.1. Изменчивость свойств

Свойства древесины, как уже отмечалось, существенно зави­сят от породы. Однако и в пределах одной породы наблюдается изменчивость свойств, обусловленная возрастными изменениями дерева, влиянием окружающей среды и наследственными факто­рами. Особенности строения древесины отражаются на ее плотно­сти. Чем толще клеточные стенки, длиннее волокна и больше со­держание поздней древесины в годичных слоях, тем выше плот­ность древесины в целом.

Плотность, в свою очередь, тесно связана с большинством физических и механических свойств древесины. Поэтому, рассмат­ривая закономерности изменения плотности, можно получить представление об изменчивости и других свойств.

Изменчивость свойств древесины в отдельном дереве. По р а-диусу ствола плотность периодически меняется, что особен­но заметно у хвойных и кольцесосудистых лиственных пород. На­пример, у сосны плотность поздних зон в 2...3 раза выше, чем ранних. По мере удаления от сердцевины по радиусу ствола плот­ность ранних зон сначала несколько снижается, затем сохраняется постоянной и лишь у самой коры возрастает. Плотность поздних зон постепенно повышается в направлении от сердцевины к коре.

При объединении результатов испытаний образцов, взятых на разных уровнях ствола, было установлено , что у хвойных по­род в возрасте спелости (сосна, кедр, лиственница) плотность древесины вначале возрастает по направлению от сердцевины к коре, достигает максимума примерно на 2/3 радиуса, после чего вновь начинает снижаться. В стволах кольцесосудистых листвен­ных пород (дуб, ясень) плотность древесины снижается, а в ство­лах рассеянно-сосудистых повышается в указанном направлении. У дальневосточных хвойных и лиственных пород, по данным ВИАМа, изменение плотности такое: от сердцевины к коре она сначала возрастает, достигает максимума, а затем вновь уменьша­ется.

Исследования ИЛД сибирских пород показали, что плотность У сосны непрерывно увеличивается от сердцевины к коре; у ли­ственницы максимальное значение плотности наблюдается на половине радиуса, а у ели там отмечается минимальное значение плотности. У березы плотность по направлению от сердцевины к коре повышается, а у сосны снижается. Для сосны, ели, березы и осины, произрастающих на северо-западе европейской части стра­ны, получены общие закономерности , свидетельствующие об

Рис. 5.1. Изменение плотности древесины по радиусу ствола сосны

и березы :

а - вершинная часть ствола; б - средняя; в - комлевая

увеличении плотности по мере удаления от сердцевины (рис. 5.1). Исключение составила лишь древесина осины, у которой в вер­шинной части ствола была обнаружена обратная зависимость.

У хвойных пород, особенно у сосны, выделяется примыка­ющая к сердцевине зона так называемой ювенильной (не­зрелой) древесины. Формирование ювенильной древесины про­исходит в первые 5... 20 лет жизни дерева. У ювенильной древеси­ны тоньше клеточные стенки, короче волокна, меньше клеток в поздних зонах годичных слоев. Эта древесина отличается от зрелой меньшим содержанием целлюлозы, меньшей плотностью на сжа­тие вдоль волокон, большой продольной усушкой и другими особенностями.

По высоте ствола также наблюдается изменение плотно­сти. По данным ИЛД для сибирских пород, у сосны, лиственни­цы, березы и осины плотность уменьшается по высоте ствола, а у ели она увеличивается. Отмечается большая изменчивость плот­ности по высоте ствола, чем по радиусу.

Зависимости, которые показаны на рис. 5.2, дают представление об изменении базисной плотности (р б) древесных пород, произра­стающих в северо-западных районах европейской части страны.

Общность характера изменения плотности у ели и осины объяс­няется тем, что деревья этих пород (в отличие от сосны и березы) имеют низкоопущенную крону.

Рис. 5.2. Изменение плотности дре­весины по высоте ствола :

/ - ель; 2 - сосна; 3 - береза; 4 - осина

Следует иметь в виду, что распределение плотности р^/ в расту­щем дереве иное.

Изменчивость свойств древесины в пределах породы. Влияние возраста сказывается в повышении плотности древесины у наи­более старых деревьев. В разновозрастных насаждениях изменчи­вость плотности больше, чем в одновозрастных. У хвойных пород для деревьев одного возраста наблюдается обратная связь между диаметром ствола и плотностью древесины. Последняя зависит от формы ствола. У сосны, ели, березы с увеличением сбежистости ствола средняя плотность уменьшается.

О влиянии положения дерева в древостое нет еди­ного мнения. В ряде работ отмечается, что наиболее плотная древе­сина наблюдается у мелких, угнетенных деревьев, однако в других работах было обнаружено, что такого качества древесина наблюда­ется у средних деревьев хвойных пород. Среди лиственных пород плотность древесины у наиболее крупных, господствующих дере­вьев выше, чем у отставших в росте. С увеличением густоты насаж­дения средняя плотность древесины хвойных пород увеличивается.

Широкий комплекс факторов, характеризующих влияние внеш­ней среды, входит в понятие условия произрастания. Эти условия включают качество и состояние почвы, климатические особенности, тип леса, высоту над уровнем моря, географиче­ское положение древостоя и др. У хвойных пород при худших ус­ловиях произрастания образуется более плотная древесина. Для лиственных пород (береза, осина) на северо-западе европейской части страны наблюдается тенденция к увеличению плотности с улучшением почвенных условий.

Географическое положение насаждения обуслов­ливает различия почвенных условий, количества осадков, про­должительности сезона вегетации, что, в свою очередь, влияет на плотность древесины. Многочисленные данные о плотности дре­весины из разных районов произрастания сосредоточены в табли­цах ГСССД 69-84 и ГСССД-Р-237-87 .

Л бесхозяйственные мероприятия (рубки ухода, осу­шение, удобрения и т.д.) также оказывают влияние на плотность

древесины. По данным Института леса КНЦ РАН и ряда других организаций, при внесении удобрений в почву происходит уве­личение прироста древесины, но снижается плотность древесины (для сосны примерно на 15%). Другие лесохозяйственные мероп­риятия, направленные на получение максимального прироста, также вызывают некоторое снижение плотности древесины.

Влияние времени рубки на плотность и другие физико-меха­нические свойства древесины экспериментально не было обнару­жено. Необходимо иметь в виду, что древесина, срубленная в те­чение вегетационного периода, имеет тенденцию к снижению стойкости против гниения.

Окорение на корню и подсочка не оказывают существенного влияния на плотность.

Вечно зеленая Сосна – это символ бессмертия и жизненной силы. Даже зимой, когда природа спит, это красивое зеленое дерево напоминает нам о том, что скоро наступит весна.

В старые времена ветка Сосны считалась волшебной. Западные славяне хранили ветку целый год и только в новогодние праздники заменяли на новую. Она охраняла мир и благополучие избы и была своеобразным оберегом от злой силы. И теперь в деревнях можно встретить «лапник» Сосны, стоящий в вазе в качестве украшения.

Название Сосны

Происхождение названия Сосны . Одна из двух версий производит латинское название дерева от кельтского слова pin, что означает скала, гора, то есть растущее на скалах, другая - от латинских слов pix, picis, что означает смола, то есть смолистое дерево.

В России распространена «Сосна обыкновенная ». Чаще всего она встречается в северной части страны и в Сибири. Сосны образуют как смешанные с другими породами леса, так и чистые, именуемые в народе «сосновый бор». Почва для Сосны подходит разнообразная – от засушливых и скалистых мест, до участков с заболоченностью.

Сосна очень любит солнечный свет, поэтому в лесу среди своих собратьев ствол тянется ввысь, от чего приобретает форму мачты. Не зря их раньше использовали в кораблестроении.

На равнине Сосна выглядит совсем по-другому. Раскинув ветки, она обретает причудливые форму и искривления, густые кроны и зигзаги. Ствол становится коренастым и могучим, как богатырь.

Иголки Сосны имеют зеленый окрас с голубоватым оттенком.

Кора Сосны – красновато-бурая и отливает медью.

Древесина Сосны – желтоватого оттенка из-за большого содержания в ней смолы. Не зря при строительстве сруба нижний венец всегда состоял из сосновых бревен, чтобы избежать быстрого гниения. Именно поэтому сохранились некоторые постройки времен древнего Новгорода.

Когда цветёт Сосна

Цветет Сосна в мае или июне в зависимости от погоды. Спелым дерево считается в возрасте 80-100 лет.

В апреле в тихие солнечные дни, стоя рядом с этим сказочным истуканом, можно услышать едва уловимое пощелкивание семян Сосны . Это подсохли и начали раскрываться шишки, освобождая созревшие крылатые семена. Эти семена дадут жизнь новым деревьям.

Кстати, сосновые шишки - великолепное топливо для русских самоваров и любимое лакомство белок и птиц.

Лечебные свойства Сосны

Сосну применяют как отхаркивающее, потогонное и мочегонное средство. Сосна обладает болеутоляющим свойством и убивает болезнетворные микробы в организме.

Живица - из поврежденных веток и стволов Сосны вытекает густая светло-желтая жидкость. Обладая антибактериальными свойствами, она препятствует проникновению в ствол вредных микроорганизмов.

Если в лесу при травмах и царапинах с собой не оказалось аптечки, вместо пластыря можно приложить к ране чистую Живицу. Она также способна снимать зубную боль, поэтому из смолы в некоторых регионах делают лечебную жвачку.

Антибактериальным эффектом обладает дым горящей смолы . Дымом «окуривают» помещения, погреба и бочки для засолки.

При болях в суставах и мышцах для растирки используют другую составляющую смолы – скипидар .

Сосна – то редкое дерево, которое идет в дело полностью от макушки до корней.

Кора Сосны хорошо режется. Ее можно использовать при изготовлении поплавков и поделок.

В народной медицине Сосну применяют чаще всего в виде отваров, настоек и чая. Настой и отвар почек растения используют при воспалениях, кашле, бронхите, водянке и заболеваниях печени.

Из хвои Сосны готовят настой и отвар, употребляющиеся в качестве профилактики авитаминоза.

Из пыльцы Сосны можно сделать чай, который помогает при подагре и ревматизме. Пыльца, смешанная с мёдом, используется после перенесения тяжелой операции или болезни.

На Кавказе из молодых шишек и цветов Сосны делают вкусное варенье.

Янтарь – пролежавшая в земле миллионы лет смола Сосны . Благодаря смоле ученым представился шанс изучать насекомых доисторических времен, застывших в Янтаре.

По форме кроны и ветвей Сосны геологи могут определить состав почвы.

В войну в деревнях с Сосен снимали тонкую кору и соскребали "мезгу" - живой слой дерева. Ее высушивали и подмешивали к муке.

Тонкие и длинные корни Сосны использовались для изготовления плотной посуды «корневушки», в которой хранили крахмал, песок или соль.

Другое применение корней – топливо в светильниках. В старину при ловле острогой ночью в светильник шли только корни Сосны, чтобы избежать ненужного треска дров, который мог отпугнуть рыбу.

В 1669 году под Москвой в селе Коломенском был построен первый деревянный царский дворец . Материалом послужили бревна Сосны, при этом плотники не использовали ни одного гвоздя. Во дворце была целая тысяча окон и 270 комнат . К сожалению, до наших дней строение сохранилось только в воспоминаниях и рисунках.

Авторы фото: Diverso17 , GraAl , ЭЛИС:) , VasiLina (Яндекс.Фотки)

Годичные слои на всех разрезах древесины сосны хорошо просматриваются, сердцевинные лучи не видны, сосуды отсутствуют. Ядро розовое или буро-красного цвета, заболонь широкая желтовато-бурая. Древесина сосны прямослойная, смолистая, легкая, достаточно прочная и хорошо поддаётся обработке. Ранняя зона годичного слоя имеет светлый цвет, поздняя - темный цвет.

Сердцевинные лучи на поперечном разрезе древесины хорошо видны. Они выглядят в виде светлых пятнышек на темноокрашенной поздней части годичных колец древесины. На продольных разрезах можно заметить много крупных темных черточек (окраска темнее древесины) - это продольные смолянистые ходы.

Широкая заболонь имеет желтоватую или бледно-розовую окраску. Заболонь только спиленной сосны может быть желтого цвета, а после сушки приобретает буроватый оттенок. У сосны однообразная текстура, которая определяется главным образом шириной годичных колец, различием в окраске древесины поздней и ранней, а также заболони и ядра. Изгибистые линии годичных слоев порой создают уникальный рисунок.

Ранняя и поздняя древесина очень отличаются по своему строению, поэтому у сосны малая равноплотность . Ранняя зона годичного слоя имеет плотность в два-три раза ниже, чем плотность поздней зоны годичного слоя. В годичном слое содержится в среднем 27% поздней древесины . В одном сантиметре содержится от 4 до 14 годичных слоёв. Это характерно для сосны, произрастающей на территории России. В северных районах России сосны имеют больше годичных слоев.

Физические свойства сосны

Влажность в заболони растущей сосны составляет в среднем 111%, а в ядре - 32%. В верхней части дерева влажность больше, влажность же ядра практически не меняется. Однако, отмечаются суточные и сезонные колебания влажности. Самый большой процент влажности отмечается в утреннее время (в среднем примерно на 20-30% выше), к вечеру она может снизиться до минимума, а к утру опять будет повышаться.

Зимой влажность древесины сосны имеет максимальное значение (с ноября по февраль), а летом - минимальное (с июля по август). Как уже говорилось выше, это относится только к заболони, ядро у сосны имеет практически постоянную влажность. Средний показатель влажности в свежесрубленной древесине составляет 85%.

Процесс сушки сосны

В России брёвна и срубы используют для строительства домов. Сушка древесины является одним из наиболее важных этапов подготовки древесины к использованию. Процент усушки - это очень важные параметры. Средний процент усушка для древесины сосны в тангенциальном направлении 6,7% - ранняя часть годичных слоев и 7,5% -поздняя часть. Но так как древесина является гигроскопичным материалом, то когда повышается влажность воздуха, древесина начинает поглощать влагу. Можно сказать, что сам процесс сушки и поглощение влаги - это практически взаимно обратимо. Поэтому характеризуют изменение параметров древесины сосны при изменении её влажности коэффициентом разбухания (процент изменения параметров на процент влажности древесины). В среднем коэффициент разбухания для обыкновенной сосны составляет:

• Радиальное направление - 0,18;
• Тангенциальное направление - 0,31;
• Объемный - 0,50.

Во время сушки древесина сосны в отличие от лиственных пород, почти не коробится и не растрескивается. Если правильно выбран режим сушки и расположение сортиментов в камере, процент брака будет значительно меньше. Сосна, как и большая часть хвойных деревьев, относится к группе пород, имеющих малую плотность. В среднем плотность при стандартной влажности составляет 12%.

Плотность превышается по направлению от сердцевины к коре, достигая максимального процента на 2/3 радиуса, после чего идёт снижение. Процент плотности уменьшается и по высоте дерева. Разнообразные удобрения, используемые для ускорения роста сосны, и прочие агрохимические мероприятия способствуют снижению плотности древесины на 5-15%.

Древесина сосны имеет высокие значения воздухопроницаемости и влаго-проницаемости, главным образом, в заболони. При высоком давлении 0,1 Мпа (одна сторона образца) воздухопроницаемость в радиальном направлении - 56,2 куб. мм/кв. см/с (заболонь), 2,6 куб. мм/кв. см/с (ядро). Благодаря достаточно высокой влагопроницаемости, возможно использование различных защитных веществ. Заболонь древесины сосны отлично пропитывается защитными веществами, поэтому эта порода дерева называется легкопропитывающаяся , а ядро - среднепропитывающееся . А труднопропитывающимися считаются ель и лиственница.

Тепловые свойства сосны

Древесина разных пород состоит практически из одних и тех же веществ, поэтому процент теплоемкости древесины не зависит от породы дерева. Рост теплопроводности увеличивается с повышением показателей плотности. Выявить тепловое расширение древесины почти невозможно, ведь оно замаскировано усушкой и влагопоглощением. Теплоизоляционные свойства древесины значительно выше по сравнению с алюминием, который применяется для изготовления окон, и немного выше, чем у ПВХ.

Об электрических свойствах древесины

Древесина - это диэлектрик. Совершенно сухая древесина сосны имеет удельное объемное сопротивление продольных волокон - 1,861015 Ом/см, а поперечных - 2,361015 Ом/см. Когда влажность древесины увеличивается, то происходит снижение ее удельного сопротивления.

О звуковых свойствах

Древесина сосны имеет достаточно низкую звукоизоляцию. К примеру, 30 миллиметровая перегородка способна снизить уровень шума на 12 дб, при этом, по требованию СНиП должно быть 40 дб.

Электромагнитные и проникающие излучения

Светопроницаемость: с помощью чувствительных приборов было обнаружено, что световое излучение может проникать через 35 миллиметровые образцы древесины сосны. Кроме этого, было доказано, что структура и прочность древесины практически не меняется при рентгеновском излучении. По этой причине рентген применяется для дефектоскопии сортиментов. Сейчас древесина успешно используется для экранирования нейтронного излучения. Покрытие из сосны, толщина которого составляет 100 мм, вполне может заменить полиэтиленовую защиту, так как обладает большей термостойкостью и долговечностью.

Свойства механические

Самые лучшие прочностные свойства имеет древесина сосен, которые произрастают в северных районах России. Сосна, среди хвойных пород по показателям прочности уступает лишь кавказской пихте.

Степень прочности: Сосна - это мягкая порода, следовательно, она обладает довольно низкой износостойкостью. Такая древесина плохо держит крепление (гвозди, шурупы). Стоит сказать, что в сравнении - граб имеет этот показатель выше в четыре 4 раза.

Предел прочности

• при статическом изгибе - 70-92 МПа;
• при растяжении вдоль волокон - 100-116 МПа;
• при сжатии вдоль волокон - 40-49 МПа;
• при скалывании вдоль радиальной плоскости - 6,1-7,6 МПа;
• при скалывании вдоль тангенци­альной плоскости - 6,6-8,1 МПа; Модуль упругости при статическом изгибе -8,0-13,1 ГПа.

Технологические и эксплуатацион­ные свойства

• ударная вязкость - 28-51 кДж/кв. м;

Твердость

• торцевая - 28-33 Н/кв. мм;
• радиальная - 21-25 Н/кв. мм;
• торцевая - 16-23 Н/кв. мм.

Как и все хвойные породы - сосна плохо гнётся. Однако, благодаря мягкости, она легко поддаётся обработке при помощи режущего инструмента. Для сосны уровень удельной силы резания по сравнению с берёзой приблизительно в 1,7-1,8 раза ниже, а если сравнивать с дубом, то - в 2-2,5 раза ниже. Примерно такое же соотношение в периодах стойкости режущих инструментов (затупление).

В зависимости от влажности и твердости древесины, уширение на сторону может быть разным. Например, для влажной древесины максимальное уширение на сторону - 0,7-0,85 мм, а минимальное для древесины высушенной и твёрдой - 0,4-0,5 мм. Углы заточки зубьев для ленточных и дисковых пил, а так же показатель значения их уширения одинаковый, как для хвойных, так и для лиственных пород деревьев.

Сосна прекрасно поддаётся шлифовке. Микронеровности могут иметь высоту 8- 60 мкм, в то время, как дуб, ясень и клён - до 200 мкм. Как уже было сказано выше, древесина сосны хорошо пропитывается различными защитными веществами, однако в её высокой степени влаго-проницаемости есть и отрицательная сторона - это большой расход материалов для отделочных работ. Помимо этого, перед тем, как наносить лакокрасочное покрытие, требуется обессмоливание, так как древесина сосны содержит довольно много смолы. Для обессмоливание используют растворяющие или обмыливающие смолу вещества, то есть древесина обрабатывается бензином, ацетоном, спиртом и специальными щелочными растворами.

Древесина сосны устойчива к биологическим воздействиям , иначе говоря, она не подвержена поражению грибами. В качестве сравнения стоит сказать, что ель, к примеру, относится к группе среднестойких, а древесина берёзы - к группе слабостойких. Степень биостойкости увеличивается с возрастом дерева. Нижняя часть ствола обладает максимальной стойкостью. Древесина дерева, срубленного в период вегетации, больше подвержена к гниению.

В принципе на механические и эксплуатационно-технологические свойства сосновой древесины не оказывает влияние время рубки деревьев. Процент этих показателей после сушки при помощи высоких температур, существенно понижается. При сушке используются токи СВЧ, которые не причиняют никакого вреда свойствам древесины.

В течение пятнадцати суток прочность совершенно сухой древесины при высокой температуре (80-100 °С) снижается на 5-15 процентов, а за полчаса - на 10-30 процентов. Максимальная прочность мороженой древесины во время сжатия и статического сгибания увеличивается на 35%, при скалывании - на 75%. Но ударная вязкость при этом понижается практически вдвое. Прочность заболони сосны снижается на 10-15% после пребывания её в течение 30 суток в морской воде, при этом, ядро в таких же условиях свои прочностные свойства не меняет. Сосновая древесина обладает такими характерными пороками:

• Образуются гладкие наросты, которые имеют большой процент (по отношению к главной древесине) плотности, усушки, а так же низкий процент прочности.
• Участки древесины, пропитанные смолой - засмолки, появляются из-за повреждения ствола. Засмолки можно заметить на круглых сортиментах по повреждениям на стволе или большому количеству смолы. Они имеют более темный цвет, чем основная древесина, и просвечиваются на сортиментах малой толщины. Иногда можно заметить, так называемые, смоляные кармашки, хотя они встречаются реже, чем у ели.

Использование сосновой древесины

Древесина сосны может использоваться в самых разных отраслях. В строительстве древесину используют в качестве материалов для конструкций и отделки. Кроме этого, без древесины сосны не обходится машиностроение, мебельное производство, железнодорожный транспорт и др. Живица добывается из сосны. Хвоя сосны используется для производства биологически активных веществ.

В производстве мебели сосна не очень популярна. Обычно, её смолистую и мягкую древесину используют, для изготовлении корпусной мебели. При этом для облицовки соснового каркаса используют толстый шпон более благородных пород (например, красное дерево).

Чаще всего сосну применяют в строительстве саун и лестниц . Но сначала древесину обрабатывают для удаления из неё избытка смолы и уплотнения. Светлые панели из сосны не только очень красивы, но и приятно пахнут. Кроме этого, сосновая древесина недорогая, поэтому производители саун, категории эконом-класса используют именно эту древесину. Для более простых саун, как правило, используют обычную сосну, а для саун элит-класса - канадскую сосну (тсугу).

Древесина сосны ядровая, блестящая, смолистая. Ядро буровато-красное, образуется в 30-35 лет. В растущем дереве ядро выполняет главным образом механическую роль, придавая стволу необходимую устойчивость.

Поэтому дерево, пораженное сердцевинной гнилью, внешне выглядит здоровым, но теряет товарность. Заболонь широкая, желтовато — или красновато-белая. Годичные слои четкие. Смоляные ходы, в виде тонких каналов, многочисленные, разбросанные поодиночке или попарно. Занимают по объему 0,1-0,7% объема древесины.

Сердцевинные лучи высотой 0,5 мм, плотнее окружающей древесины. На 1 см 2 тангентального среза насчитывается их более 3 тыс. Они служат для передачи и хранения питательных веществ.

Проводящие и механические функции у сосны выполняют трахеиды (90-95% общего объема древесины). Ширина трахеид 0,04 мм, а длина - 4-5 мм. Деревья высших классов развития (плюсовые) образуют более крупные трахеиды, чем деревья, отставшие в росте.

По степени плотности сосновую древесину делят на кондовую (рудовую) и мяндовую. Первая - желтовато-красная, мелкослойная и плотная. Вторая - белая, крупнослойная, с толстым слоем заболони, малой смолистостью и рыхлостью. Кондовая образуется у деревьев, растущих в горах или высоких боровых местах, мяндовая - у деревьев, растущих на низких, песчаных местоположениях или на суглинках и черноземновидных супесях. По внешнему виду на мяндовую древесину похожа древесина кедра сибирского. Она малосмолистая. Хотя кедр сибирский по физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между елью сибирской и пихтой сибирской, особенностью кедровой древесины является ее легкая и гладкая резьба в разных направлениях. За красивую текстуру древесина кедра используется в столярно-мебельном производстве.

Объем коры сосны, защищающей дерево от внешних условий, составляет 10-17% от объема ствола в коре. Растительное происхождение древесины обусловливает большую изменчивость ее свойств. Объемный вес древесины сосны зависит от условий местопроизрастания. Так, в Архангельской области в мшистом бору он составляет 0,50-0,55 г/см 3 ; в Московской области - 0,59-0,62, а: в Якутии - 0,41 г/см 3 .

Древесина сосны обладает высокой прочностью. Предел прочности при сжатии вдоль волокон - 439 г/см 2 , при статическом изгибе - 793 кг/см 2 , твердость - 200 кг/см 2 (центр европейской части СССР).

Особой мировой славой пользуется древесина северной сосны. Ее годичные слои характеризуются высоким содержанием поздних толстостенных трахеид во всех типах леса, за исключением болотного. Физико-механические свойства северной сосны значительно выше сосны центра европейской части СССР. Круглосуточная вегетация (при полярном дне) и благотворное влияние Гольфстрима способствуют образованию на севере полноценной древесины сосны.

Интересно отметить и большую сохранность сосновой древесины. Так, при раскопках в Армении Урартской крепости Тейшебаини бревно кавказской сосны пролежало 2700 лет и имело следующие показатели: объемный вес - 0,38 г/см 3 , предел прочности при сжатии вдоль волокон - 200 кгс/см 2 , при статическом изгибе - 223 кгс/см 2 , твердость торцевая - 262 кгс/см 2 . Такому сохранению древесины способствовал слой глины, который защитил бревно от увлажнения, создал недостаток кислорода и оградил древесину от биологических разрушителей. Сосновые бревна древних построек Бреста (XIII в.) имели среднюю плотность в абсолютно сухом состоянии 0,35-0,37 г/см 3 .

В настоящее время для долговременного сохранения сосновой древесины используют глубокую пропитку низкомолекулярной водорастворимой синтетической смолой с последующим отвердением. Для модификации, или пластифицирования, сосновую древесину пропитывают (при влажности 9-10%) газообразным аммиаком (3%), затем проводят пьезотермическую обработку (при 170°) и уплотнение. После обработки предел прочности возрастает почти в 2 раза. При модификации древесины сосны особо подвергается изменениям целлюлоза и лигнин. Пластифицированная аммиаком сосновая древесина может использоваться для приготовления деталей машин, мебели, музыкальных инструментов, крепи шахт, электроустановочных изделий, твердых опилочных плит, паркета и т. д. Для получения ламелек (паркетных планок) сосновая древесина пропитывается смолой СБС-11, а также смолой на основе стирола - после модификации древесина приобретает светло-золотистый оттенок и блеск. Динамика разбухания замедляется в несколько раз.

Нарастание годичного слоя древесины сосны обыкновенной сопровождается изменением биологического состава тканей молодых побегов. В начале активного развития камбия белка содержится до 22,7% от абсолютно сухого веса тканей. При завершении развития содержание белка сокращается до минимума. Также идет снижение крахмала с 15,5% до 5,2% и амилазы. Но идет накопление моноз, сахаров (до 14,7%), которые в дальнейшем быстро расходуются на построение вторичных тканей.

В ксилемном соке угнетенных сосен отмечена повышенная концентрация моноз, олигосахаров и аминокислот по сравнению с нормально развитыми соснами. В тканях таких сосен также ослаблены процессы биосинтеза полимерных соединений, необходимых для построения новых клеточных структур.

В результате загрязнения воздуха сернистым ангидридом, годичные кольца древесины сосны отличаются слабым приростом и деформацией. В первую очередь отмирают паренхимные клетки коры. Более сильная задымленность приводит к деформации и разрушению луба, камбия, сердцевинных лучей и смоляных ходов.

Сосновая древесина используется для производства фанеры, в качестве сырья в целлюлозно-бумажной промышленности (технологическая щепа), она занимает одно из главных мест в лесном экспорте страны (вывозится в виде пиломатериалов, слиперов, пропсов и др.). В раннем периоде самолето — и планеростроения сосна являлась одним из основных материалов.

Интересно отметить, что на факультете лесоводства национального университета Австралии в Канберре для отделки помещений в декоративных целях используется древесина бука из Англии, эвкалипта и акации из Австралии, американского ореха из Америки, красного дерева из Канады, альпийского вяза из Америки, древесина из Новой Зеландии, а аудитория второго этажа отделана сосной из Калифорнии.

Мягкая, розоватая древесина кедра сибирского, красивая по текстуре, идет на оболочку карандашей, музыкальные инструменты, мебель, на аккумуляторный шпон. В кедровой таре (посуде) долго не скисает молоко, в шкафу из кедра не заводится моль, клещи и комары отпугиваются эфирными запахами кедра, пчелы лучше всего чувствуют себя в кедровом улье.

Интересно, что с возрастом в древесине увеличивается содержание пинена и уменьшается количество одного из монотерпенов - карена, наиболее токсичного компонента защитной системы дерева.

Дрова сосны используются для выжига угля. Из 10 м 3 дров кучным способом получают 670 кг угля, а при печном - 875 кг.

При производстве зеленого чая Кок-Ча (Индия) топка печей для подогревания и высушивания листьев производится только сосновыми ветвями.

Вопросы строения физико-механических свойств древесины и ее биостойкости изучали многие исследователи: Д. А. Беленков, И. А. Алексеев, С. Ф. Негруцкий, И. А. Петренко, Р. С. Степанов и др. Большой интерес представляют работы шведских древесиноведов Хенингсона и Мессона.