Пиломатериалы и изделия из древесины: характеристика и описание

Дерево — популярный строительный материал, отличающийся экологической безопасностью. Он не вредит здоровью человека и окружающей среде. Представлен широкий сортимент древесных пород, характеризующийся разным цветовым исполнением, структурой, физико-химическими и эксплуатационными параметрами.

Пиломатериалы

Общие сведения о древесине

Древесина — важнейший материал природного происхождения, отличающийся экологичностью, доступностью, распространенностью и востребованностью. Характерна высокая степень сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам, легкость и прочность.

Пористость структуры обеспечивает высокие акустические характеристики и низкую степень теплопроводности. Материал с легкостью подвергается всем видами механической обработки и склеиванию, удерживается посредством металлических крепежных элементов.

Характерная особенность — «дышащая» структура. В клеточном строении дерева наблюдается регулярный воздухообмен. Относительная влажность внутри помещений деревянных конструкций находится в пределах 45-55 %.

Материал отличается низким температурным коэффициентом на линейное расширение. Проявляет устойчивость к химическим соединениям: кислотам и щелочам. Древесина морозоустойчивая, декоративная, с постоянно возобновляемой сырьевой базой. Современные технологические обработки пород позволяют произвести высококачественную и долговечную древесину, устойчивую к влаге, гнили и плесени.

Но как любой материал строительного назначения, древесина имеет недостатки:

• неоднородную структуру;
• повышенную степень гигроскопичности, приводящую к растрескиванию, набуханию и другим видами порчи материала;
• анизотропность — способность растения при одинаковых факторах окружающей среды принимать различные положения;
• склонность к возгоранию;
• появление гнили во влажной среде.

Но большинство негативных сторон удаляются посредством использования специализированных средств обработки.

Состав и строение

Древесина — внутренность дерева, находящаяся под корой. Практически полностью она выполнена из органических веществ: углерода, кислорода, водорода, азота и минеральных компонентов. Поступление последних происходит через корневище растения и проводящие волоконные ткани.

В состав минеральных соединений входят:

• кальций;
• калий;
• натрий;
• магний;
• фосфор и другие соединения в незначительном количестве.

Химические соединения в составе древесины образуют сложнейшие органические вещества, выступающие основой клеток и клеточных волокон. Каждой клетке присуще наличие оболочки, состоящей преимущественно с углевода и лигнина.

Целлюлоза — скелет волокнистого строения дерева, его длинные нити, соединяясь между собой, обеспечивают механическую прочность и эластичность структуры материала.

Лигнин — вещество, не содержащее углеводы. Обеспечивает прочность, твердость и жесткость структуры.

Состав

Экстрактивные компоненты — низкомолекулярные вещества, находящиеся в межклеточных каналах. В состав оболочки клетки не входят, но могут ею пропитываться. Это смолы, смоляные кислоты, эфирные масла, дубильные вещества и прочее. Именно они обеспечивают цвет, аромат и вкус лесоматериала. Характеризуют уровень токсичности, склонность материала к образованию гнили и грибка.

Важно! Химический состав имеет склонность изменяться в определенных пределах для разных и одинаковых пород деревьев в зависимости от места произрастания, возраста и даже времени сруба ствола.

Дерево состоит из таких частей как:

• кроны — верхушки с сучками, ветвями и листвой. Листья поглощают из воздушной среды углекислоту. Корневая система из почвы подпитывается водой. Под действием солнечного света происходит выработка сложного органического вещества и кислорода. Эти компоненты потребуются для дальнейшего питания и произрастания растения. Процесс именую фотосинтезом. Крона занимает 5-20 % дерева;

Части дерева

• корни — подземная часть растения, состоящая из мелких корешков и массивных корней. Первые всасывают с водой минеральные питательные компоненты, необходимые для дальнейшего развития растения. Вторые хранят запасы питательных соединений, обеспечивая вертикальное произрастание дерева. Занимают 5-25 % растения. Корневые системы могут уходить глубоко в полость земли на 5-15 м, а могут распространяться в ширину, находясь у поверхности земляного полотна;
• ствол — наземная часть дерева, выступающая связующим звеном между корнями и кроной. Предназначен для передачи питательных веществ от корней к кроне и наоборот. Основная сырьевая база для изготовления пиломатериалов. На долю ствола приходится 55- 90 % всего дерева.

Свойства пиломатериалов

К основным свойствам пиломатериалов стоит отнести:

• цвет — признак диагностики, служащий для распознания породы. Характерно изменение в широком диапазоне: от светлого до черного. Цветовая палитра образуется посредством наличия красящих, дубильных и смолистых компонентов. Яркость и колорит меняются в зависимости от множества факторов: возраста растения, климатических условий произрастания и даже времени сруба;
• текстура — визуальный параметр, обуславливающий естественный рисунок среза дерева. Образуется в процессе распила анатомический частей растения. Определяется зависимость от особенности строения растения и характера среза. Со сложностью строения расширяется разнообразие текстуры. Выразительностью пользуются лиственные породы. С торца наблюдаются концентрические окружности, по радиусу — продольные полосы, тангенциально — извилистые линии. Для хвойных деревьев характерна простая текстура;

Текстура

Важно! Текстура играет определяющее значение в декоративной оценке лесоматериала.

• блеск характеризует плотность древесины, направление среза, наличие или отсутствие сердцевинных лучей, их параметров. Крупные лучи, расположенные плотно в отношении друг друга, придадут повышенного блеска материалу;
• плотность оказывает непосредственное влияние на прочностные характеристики готового изделия. Идет разделение на истинную и среднюю плотность. Истинный показатель практически для всех пород древесины идет в одинаковом значении. Тогда как средняя плотность меняется в зависимости от породы растения;
• пористость отличается повышенной связью с плотностью. Большая часть структуры дерева занята порами;
• влажность. Находится в пределах 35-115 %. Наблюдается деление на гигроскопическую, капиллярную и полную разновидность. Скопление первой выполняется в стенках клеточных волокон растения. Вторая проявляется исключительно при уровне влажности внешней среды больше 30 %. Не влияет на изменение линейных параметров продукции. Третья может находиться в пределах 55-120 %. Мокрая древесина после сруба вовсе достигает 200 % влажности;
• усушка — процесс уменьшения линейных параметров и объема древесины при усыхании. Начало усушки наблюдается после устранения свободной влаги. Для пород характеристика разная;
• разбухание — противоположность усушке. Смена линейных значений материала при влиянии воды и влаги до гигроскопичных пределов;

Важно! Усушка и разбухание в обязательном порядке учитываются при создании деревянных заготовок и сооружений.

• коробление характеризует форменное изменение поперечного сечения лесоматериала;
• теплопроводность;
• прочность;
• твердость напрямую влияет на износостойкость изделия и его склонность к механической обработке. С понижением твердости заготовка хуже борется с износом и легче обрабатывается.

Видимые пороки пиломатериалов

Пороки — дефекты отдельных участков древесины, способствующие снижению ее качества и ограничению возможности применения. Зачастую образуются в период роста растения, и только небольшое количество в процессе хранения и эксплуатации пиломатериалов. Степень влияния порока на качество древесного материала определяется ее разновидностью и месторасположением, габаритами дефекта, предназначением будущего пиломатериала.

К основным порокам относят:

• сучки;
• трещины;
• порок формы ствола;
• химический окрас;
• дефекты биологического характера — грибы;
• повреждения насекомыми и грызунами;
• механические дефекты;
• покоробленность.

Описание древесных пород, применяемых в строительной сфере

Рассмотрим краткую характеристику пород лесоматериала, которые активно используются в строительной сфере:

• Сосна. Отличается высокими физико-механическими и эксплуатационными параметрами. Пользуется широкой популярностью в строительстве. Ствол прямой без повреждений. Срез отличается янтарным оттенком с тонкими прожилками и выразительной текстурой. Устойчива к загниванию в виду высокого содержания смолянистых веществ. Основная сфера предназначения: столярные изделия.

Сосна

• Ель. Слегка уступает сосне по характеристикам. Однородной структуры белого или желтоватого цвета. Текстура легкая и мягкая. Отличительная черта материала — округлая форма сучков и их большое количество. Склонная на протяжении длительного времени после сруба сохранять светлый оттенок. Отличается высокой степенью гигроскопичности.
• Лиственница. Характеризуется роскошной текстурой, красивой цветовой палитрой. Активно используется в художественной архитектуре. Характеризуется прочностью, плотностью и твердостью. Не поддается загниванию. Минусы: высокая подверженность растрескиванию и сложность механической обработки в виду повышенной твердости.

Лиственница

• Дуб. Эталонное растение в вопросе использования в строительной сфере. Прочный, твердый и плотный стройматериал. Оригинальность сердцевинных лучей обеспечивает уникальную текстуру, рисунок и фактуру древесины. Поддается окрашиванию и морению. Применяется в качестве основного сырья для создания высокопрочных изделий, ответственных несущих конструкций их элементов.

Сортимент

Пиломатериалы строительного назначения производятся в основном из хвойных деревьев — сосны, пихты, ели, лиственницы и кедра. ГОСТ 24454-80 регламентирует стандарты размеров готовых изделий, которым должны соответствовать пиломатериалы (сортамент) и разделение продукции по функциональному предназначению (сортимент).

Все древесные материалы описываются в соответствие с геометрическими параметрами. Нормативные номинальные значения указываются в специальной таблице. Распространение стандарта на ценные древесные породы не выполняется. Допускается создание продукции по индивидуальным запросам.

Описание сортимента пиломатериалов:

• доска (обрезная и необрезная);
• горбыль;
• брус;
• пластины;
• четвертины;
• бревна.

Сортимент

Создание эстетических и защитных функций материала

Облицовка лицевой плоскости подразделяется на:

• прозрачную;
• непрозрачную;
• имитационную;
• мозаику;
• резьбу.

Защитные функции от гниения и возгорания. Негативное влияние факторов внешней окружающей среды приводит к преждевременному разрушению и старению материала. Растущее дерево активно борется с биологической и прочими разновидностями разрушений. Тогда как после сруба защитные механизмы снижаются.

Чтобы защитить деревянные изделия от возгорания используются специальные пропитки, краски, обмазки и прочие вещества.

Пиломатериалы и изделия из древесины — популярное сырье для строительства. Сложно представить себе работы, в которых не используется хоть дощечка. Дерево легко обрабатывается. Обладает прочностью, надежностью и долговечностью. Применение специализированных веществ обработки материала позволяет существенно улучшить качества готовой продукции.