Свойства различных видов древесины: прочность, устойчивость и другие характеристики

Дата 02.05.2024

Древесина – это один из первых строительных материалов, освоенных человечеством еще на заре современной цивилизации. Благодаря простоте обработки, относительно большой долговечности и гибкости применения, древесина широко используется не только в строительстве, но и в производстве мебели, а также при изготовлении инструментов, предметов быта и многих других изделий.

Все разновидности древесины демонстрируют различные эксплуатационные характеристики и обладают как достоинствами, так и недостатками. В настоящее время древесина в больших количествах используется при возведении небольших построек и в производстве мебели. Несмотря на то, что типы древесины и их свойства уже хорошо изучены, в современной промышленности продолжают появляться новые виды обработки дерева. В деревообрабатывающей промышленности применяются самые разнообразные методики воздействия на сырье: механические, химические, термальные и другие.

Приблизительно 75-90% всей массы дерева приходится на его ствол, из которого изготавливаются пиломатериалы. Внутреннюю структуру ствола принято разделять на две основные части: расположенное в центре ядро и внешнюю массу древесины – заболонь. В большинстве случаев у одной породы дерева ядро и заболонь могут различаться цветом, прочностью и другими признаками.

Механические свойства древесины

Механические свойства древесины определяют область ее применения и расцениваются по следующим показателям:

Прочность древесины – это свойство, определяющее потенциал материала к сопротивлению различным механическим повреждениям и деформациям. Прочность критически важна при проектировании небольших строений, где многие виды пиломатериалов часто применяются для изготовления несущих конструкций и лестниц. Прочность древесины измеряется при помощи разных типов механических нагрузок, применяемых в различных направлениях. При этом оценивается сопротивление материала изгибу, сжатию и растяжению, а также устойчивость к ударным нагрузкам.
Упругость древесины определяется способностью материала восстанавливать свою первоначальную форму после деформации, вызванной механическим усилием. Этот параметр важно учитывать во время прогнозирования поведения конструкции при изменении условий нагрузки. Стоит отметить, что характеристики древесины могут меняться в зависимости от направления приложения усилия, из-за чего упругость наиболее сильно проявляется при воздействии, направленном перпендикулярно волокнам.
Твердость древесины является одним из важнейших факторов, определяющих метод обработки конкретного вида материала. Этот параметр влияет на устойчивость древесины к износу, царапинам или иным видам повреждения поверхности материала. Древесина с высокой твердостью предпочтительна при изготовлении напольных покрытий или мебели. Для измерения этого параметра используют специальные тесты с внедрением в материал инденторов шарообразной или конической формы.

Понимание и правильное применение механических свойств древесины позволяют специалистам полностью использовать потенциал этого материала. От грамотного выбора древесины нередко зависят не только долговечность и надежность конструкции, но и безопасность ее эксплуатации. Не последнее влияние характеристики конкретной разновидности материала оказывают и на используемые виды обработки древесины.

Породы древесины и их характеристики

Все виды древесины можно разделить на две основные категории - хвойные и лиственные породы. Они заметно отличаются эксплуатационными характеристиками, показателями плотности и твердости, а также имеют разную эстетическую ценность. Кроме того, в зависимости от породы и качества дерева существенно меняется и стоимость пиломатериала.

Главное отличие хвойных и лиственных видов древесины лежит в структуре материала. Древесная смола, содержащаяся в хвойных породах, дает такой древесине устойчивость ко влаге, гниению и деформации, что делает этот материал предпочтительным для строительства. Однако внутренняя текстура хвойных пород дерева часто бывает неоднородной, что может отрицательно сказаться на общей прочности древесного массива.

Древесина лиственных пород применяется в основном для изготовления мебели, декоративных элементов и предметов быта. Использование таких видов древесины в строительстве встречается редко в силу экономических причин, как правило, лиственная древесина значительно дороже хвойных пород. В эту категории входит много видов материала с хорошими физическими свойствами и красивым внешним видом. Среди всего разнообразия лиственных пород дерева наиболее популярны следующие виды:

Береза. Плотная, светлая древесина со слабо выраженным текстурным рисунком. Легко обрабатывается, имеет широкое распространение в мебельной промышленности. Береза плохо переносит ударное воздействие и может расколоться вдоль волокон. Применение в строительстве нежелательно в силу низкой влагостойкости и высокой цены этого вида материала.
Дуб. Красивая древесина, часто применяемая для изготовления мебели и отделочных материалов. Благодаря содержанию дубильных веществ имеет хорошую устойчивость к бактериальному воздействию и слабо подвержена гниению.
Акация. Имеет очень хорошие характеристики плотности и твердости, из-за чего обработка этого вида древесины затруднительна. Из акации часто изготавливают отделочные материалы, декоративные элементы и некоторые виды инструментов.
Осина. Мягкий, пористый материал с красивой однотонной поверхностью. Такая древесина имеет низкий удельный вес и проста в обработке, но из-за низкой прочности она чаще всего используется для создания различных предметов декоративного назначения.
Тополь. Легкая, недорогая древесина с высокой устойчивостью к растрескиванию. Имеет низкую стойкость к гниению, из-за чего требует химической обработки, призванной повысить срок службы готового изделия. Верхние слои тополя часто применяют для изготовления фанеры и досок, однако низкая прочность такой древесины не позволяет использовать ее при создании несущих конструкций.
Бук. Тяжелая, твердая древесина, устойчивая к износу и демонстрирующая высокое сопротивление к изгибу. Соответствующая химическая обработка придает такой древесине повышенную долговечность. Применяется в мебельной промышленности, а также при изготовлении напольных покрытий и отделочных материалов. Несмотря на хорошие эксплуатационные характеристики, в строительстве бук почти не используется в силу высокой цены.
Грецкий орех. Ствол этого дерева имеет ярко выраженное ядро, имеющее особую ценность благодаря уникальной структуре с красивым желто-коричневым цветом. Древесина ореха имеет высокую износостойкость и применяется в основном для изготовления эксклюзивной мебели или декоративного шпона. Из-за высокой стоимости орех практически не встречается в виде строительных пиломатериалов.

К дорогостоящим типам древесины также можно отнести различные виды плодовых деревьев. Эти породы используются преимущественно в столярном деле для изготовления мебели и элементов декора. Стоимость древесины плодовых деревьев обычно значительно выше многих других пород, применяемых в промышленности.

Древесина хвойных пород имеет характерный смолистый запах и высокую устойчивость к воздействию биологических факторов. Как правило, хвойная древесина имеет доступную стоимость и присутствует на рынке в больших количествах, из-за чего она востребована в строительстве. Исключением в этой категории являются лишь ценные породы вроде тиса или можжевельника, из которых изготавливают декоративные изделия или мебель. Наиболее широкое распространение имеют такие породы хвойного дерева, как:

Сосна. Эти деревья чаще всего имеют ровный и длинный ствол, что облегчает заготовку пиломатериала. Такая древесина обладает умеренно низким весом, но при этом достаточно прочна для изготовления несущих конструкций.
Ель обыкновенная. По ряду параметров практически идентична сосне, но несколько сложнее в обработке за счет большего количества сучков. Механическое воздействие на такую древесину также затруднено и в силу ее довольно высокой твердости.
Лиственница. Дерево с плотной структурой, отличной влагостойкостью и высокой долговечностью. Высокая смолистость лиственницы дает ее древесине естественную защиту от воздействия бактерий и гниения. Кроме того, этот материал имеет стойкий естественный аромат, который не выветривается годами.
Кедр. Ценная разновидность хвойной древесины с красивой текстурой среза и заметным ароматом. Применяется в мебельной промышленности и для изготовления предметов декора.
Пихта. Качество такой древесины может сильно варьироваться в зависимости от условий произрастания конкретного дерева. В целом древесина пихты обладает невысокой прочностью и проста в обработке. Этот красивый материал плохо переносит воздействие погоды и уязвим перед вредителями, из-за чего его применяют в основном для изготовления предметов внутреннего интерьера.

Одна из ключевых особенностей заготовки древесины хвойных пород – это просушивание материала с соблюдением технологии. Этот этап обработки необходим для устранения смолянистых потеков на срезе и находящихся в глубине древесного массива смоляных кармашков.

Порода дерева, послужившего источником пиломатериала, не является единственным фактором выбора древесины. Большую роль здесь играют и характеристики отдельного бруса или доски. В частности, следует обращать внимание на изгибы волокон древесины, наличие сучков и признаки биологического поражения. По своим характеристикам пиломатериалы делятся на сорта:

Отборный сорт не имеет гнилых и высохших сучков, а также лишен признаков поражения вредоносными грибками. Допустимы незначительные трещины или наличие здоровых сучков. Материал такого сорта используется в основном для отделочных работ.
Первый сорт. Допустимо небольшое присутствие грибков или плесени, не доходящее до разрушения текстуры материала. Возможное количество торцевых трещин и здоровых сучков увеличено по сравнению с отборным сортом.
Второй сорт. Древесина этого сорта может иметь некоторое количество смоляных кармашков и незначительное изменение цвета в следствие воздействия грибков. Такая древесина нередко применяется для изготовления временных конструкций вроде опалубки или строительных лесов.
Третий сорт. Допускается значительная извилистость структуры, частые смоляные кармашки, сквозные трещины, червоточины и загнившие сучки. Материал третьего сорта используют для возведения навесов, ограждений или иных временных конструкций, не несущих на себе серьезной нагрузки.
Четвертый сорт. Такая древесина может иметь ситовую гниль с общей площадью, не превышающей 10%. Кроме того, допускается наличие червоточин, а также продольной и поперечной покоробленности.

При визуальном осмотре древесного массива стоит обращать внимание и на плотность расположения годовых колец на вертикальном срезе. Как правило, чем ближе они размещаются друг к другу, тем прочнее и плотнее древесина. Кроме того, важную роль играет и влажность пиломатериалов. Обычно хорошо просушенная древесина стоит дороже, однако в процессе хранения и эксплуатации этот параметр возрастает. Оптимальная влажность готовой к производственному процессу древесины не должна превышать 20-25%.