Лесоматериалы и сортамент пиломатериалов.

Строение древесины

Различают макро- и микростроение древесины.

Макростроение.

Рассмотрим рис. 2.1, на котором показан поперечный срез ствола дерева. Центральная часть дерева, служащая для пропуска питательных веществ, называется сердцевинной трубкой или просто сердцевиной. Это наименее прочная и наиболее склонная к загниванию часть дерева. Вокруг сердцевины располагается более тёмная, плотная и просмоленная область, называемая ядром (сосна, кедр, лиственница). В безъядровых породах (ель, осина) – это спелая древесина. Ближе к коре расположена заболонь - менее прочная и менее плотная часть дерева.

Рис 2.1. Макростроение хвойной древесины в поперечнике

Выделяют три главных направления, вдоль которых свойства древесины различны: поперечное, тангенциальное и радиальное (рис. 2.2). Такая анизотропия (три главных ортогональных плоскости) называется ортотропией или ортогональной анизотропией. Однако при выполнении технических расчетов плоских деревянных конструкций различия между тангенциальным и радиальным направлениями не принимаются во внимание, и в древесине выделяют только два направления: вдоль и поперек волокон. В этом случае древесину относят к транстропным или трансверсально (поперечно) изотропным материалам.

Рис. 2.2. Ортотропная структура древесины (три ортогональные плоскости)

На поперечном разрезе хорошо заметны концентрические годичные кольца - прирост древесины за год. Годичное кольцо состоит из двух слоев: ранней (весенней) и поздней (летней) древесины. Широкий и светлый слой – это ранняя древесина (весенний прирост клеток) характеризуется крупными размерами и рыхлой не очень прочной структурой клеток. Слой поздней древесины выделяется темной окраской и более плотной и прочной структурой клеток. Содержание поздней древесины в лесоматериалах для несущих конструкций должно быть не менее 20%.

Микростроение.

Основу хвойной древесины составляют сильно вытянутые вдоль ствола дерева отмершие полые клетки - трахеиды. Стенки клеток многослойные (рис. 2.3). Они состоят из ориентированных макромолекул целлюлозы (микрофибрилл), находящихся в среде смолообразного вещества (лигнина). Микрофибриллы придают древесине высокую структурную прочность на растяжение вдоль волокон, а лигнин обеспечивает их связность и устойчивость при сжатии.

Рис. 2.3. Микростроение древесной клетки

Таким образом, древесина имеет трубчато-волокнистое строение и характеризуется неоднородностью и анизотропией свойств, которые и определяют высокую прочность древесины вдоль волокон и низкую - поперек волокон и на сдвиг.

Лесоматериалы и сортамент пиломатериалов.

Исходным лесоматериалом является круглый лес - бревно. Спиленное дерево без сучьев называется хлыстом. В хлысте выделяют деловую и дровяную части. Деловую часть распиливают на бревна (“первое” бревно по своим свойствам является лучшим), в свою очередь бревна делят на кряжи (например, фанерный кряж, именуемый также чураком). Бревна диаметром 6-13 см называются подтоварником, а менее 6 см - жердями. Максимальная длина бревна по стандарту - 6.5 метров. В современном строительстве круглый лес не утратил своего значения. Ряд предприятий производит промышленно изготовленные оцилиндрованные бревна для производства малоэтажных домов (фирмы Маркон, Wolf, Honka), и эти дома, несмотря на более высокую стоимость (от 700 $/м²) пользуются большой популярностью.

В результате продольной распиловки бревен на пилорамах получают пиломатериалы: доски, брусья и бруски. В зависимости от преимущественной ориентации волокон различают доски радиальной или тангенциальной распиловки (первые меньше коробятся, а вторые имеют более красивую поверхность). На пиломатериалах различают кромку, пласть, ребро и торец (рис. 2.4). Обрезные материалы выпускают длиной до 6.5 м. Градация размеров по ширине - 25 мм (75, 100, 125, 150,...275), причем ширина доски свыше 150 мм считается дефицитной и более дорогой. Размеры по толщине: 16, 19, 22, 25, 32, 40, 44, 50 мм (ГОСТ 24454-80). Приведенные размеры являются номинальными и они даны для воздушно-сухой древесины с влажностью W=20%. Для клееных деревянных конструкций пиломатериал должен быть сухим (рекомендуется сочетание атмосферной и камерной сушки с достижением влажности W=10-12%), а также фрезерованным с учетом требований шероховатости к поверхности (не ниже класса 6 (500мкм) по ГОСТ 7016) и с учетом припусков на усушку и строгание до правильной формы (подробнее см. лекцию 5).