Сравнение свойств хвойных пород древесины

Смотрите ленту идей на канале в Телеграм

Хвойная древесина — это материал с уникальными качествами, который востребован при строительстве, для изготовления мебели и разных столярных изделий. Работа с древесиной хвойной породы доставит истинное удовольствие, если разбираться в её свойствах и умело их использовать.

Виды древесины хвойных пород

По российским стандартам пиломатериалы изготавливают из 5 видов хвойных пород деревьев, поэтому в этой статье будут рассмотрены именно эти виды.

1. Сосна

Известно до 120 видов сосны. В России 20% территории занимает сосна обыкновенная, сибирская и крымская.

Сосна — это хвойное дерево с длинным и ровным стволом. Деревья вырастают до 40 метров высотой и имеют ствол диаметром до метра. Кора у дерева красно-бурого цвета с глубокими бороздками. Период жизни у обыкновенной сосны может составлять до 500 лет.

В разрезе у сосны ядро по цвету не сливается с жёлто-белой заболонью. Годовые кольца хорошо просматриваются и имеют резкие переходы от ранних и поздних периодов роста.

В текстуре древесины кроме сердцевидных сосудов и годичных колец через 60-100 см есть «живые» сучки.

2. Ель

К семейству Сосновых относят ель. Существует 50 видов деревьев этой породы. Очень распространена ель обыкновенная. Посадки из ели занимают большие территории в России. Если на северном Кавказе произрастает кавказская ель, то в степной полосе России встречается белая ель.

Возраст деревьев доходит до 300 лет. Особенностью ели считают её высокую требовательность к влаге почвы и воздуха. В лесу деревья растут с ровным стволом и отсутствием сучьев в его нижней части. Высотой дерево вырастает 60 метров, а ствол при этом может иметь диаметр до 2 метров.

Безъядровая порода с немногочисленными смоляными ходами. Срез имеет однородную белую расцветку, иногда встречается желтоватый или розовый оттенок. Через каждые 30 см располагаются «мёртвые» мелкие сучки. Древесные волокна с мелкой текстурой и низкой смолистостью.

Текстура невыразительная. Изредка на волокнах встречаются «кармашки» со смолой. При высокой температуре смола вытекает. Часто ель проедает короед, поэтому остаются отверстия.

3. Лиственница

В России лиственница занимает большую часть лесов. Она относится к однодомным растениям семейства Сосновых. Известно около 14 видов такого дерева. Лиственница единственное хвойное листопадное дерево. В лесных массивах лиственница вырастает высотой более 40 метров. Дерево растёт быстро и доживает до 600 лет.

Ядровая порода, у которой тёмное ядро с красновато-бурым оттенком, занимает 70% ствола. У заболони белый или желтоватый оттенок. На срезе хорошо различаются годичные кольца и малочисленные смоляные ходы.

Текстура дерева напоминает текстуру сосны, но имеет более яркий и декоративный вид. Древесина тяжёлая, легко колется, имеет запах скипидара.

4. Кедр

Дерево из семейства Сосновых в России называют сибирской сосной. Кедр включает 4 вида и ценится древесиной, хвоей и семенами. В России встречаются три вида кедров: сибирский, кедрач и корейский.

Сосна кедровая вырастает до 40 метров высотой, а ствол достигает в диаметре двух метров. Дерево плодоносит до 300лет, а растёт до 500 лет.

У ядра кедра желтовато-розовый или светлый цвет. Желтовато-белая заболонь не имеет резкой границы с ядром. На срезе выделяются годичные кольца, но при этом переходы между ранней древесиной и поздней нерезкие, растушёванные.

Текстура кедра напоминает текстуру сосны, но у неё смоляных ходов меньше, а их размер больше. Дерево богато эфирными маслами, поэтому при нагревании выделяется бальзамический аромат, который убивает многие болезнетворные микробы.

5. Пихта

В семействе Сосновых есть вечнозелёное хвойное растение, которое называют пихтой, что в переводе с карельского означает «смола». Существует 50 видов пихт. В России больше всего посадок сибирской пихты.

Средняя высота дерева 50 метров, но встречаются экземпляры высотой до 80 метров. Ствол вырастает до диаметра 0,6 метра. Жизненный период пихты доходит до 500 лет, а цветёт дерево в возрасте 60 лет.

Кора у дерева гладкая и ровная, но с возрастом растрескивается. В раннем возрасте деревья не болеют, так как содержат летучие смолы. На коре есть утолщения, которые называют желваками. В них содержится густая живица. Это аналог смоляных ходов на стволах хвойных деревьев.

Безъядровая порода имеет спил, похожий на ель. Между сердцевиной и заболонью нет визуального различия. Иногда из старых волокон образуется ложное ядро. Древесина белого цвета. В некоторых случаях появляется жёлтый или бурый оттенок, а у середины среза буро-коричневый оттенок.

На срезе выделяются годичные кольца. Есть цветовые различия между возрастами древесины. Мелкие сучки располагаются между крупных сучков, собранных мутовками.

Текстура дерева длинноволокнистая, поэтому пихта нашла широкое применение в бумажной промышленности.

Физические свойства хвойных пород

У каждой хвойной древесины особенные физические свойства, с которыми связывают её использование.

1. Плотность

Показатель плотности определяют по отношению между массой и объёмом материала. Плотность имеет большое значение для дерева. Древесина твёрже и тяжелее, если высокий показатель плотности. Породы с высокой плотностью сложно обрабатывать из-за высокой прочности. Кроме того, плотные породы дерева плохо пропитываются антисептиками, а полы и лестницы из такого материала мало истираются.

Наиболее плотная древесина у лиственницы, а малую плотность имеет пихта, сосна и ель.

2. Влажность

Количественный показатель воды в дереве — это влажность. Она зависит от пористости дерева и состояния окружающей среды.

Пользуются понятием «естественная влажность», которая относится к растущему дереву или в первый момент после его спиливания.

Понятие «столярная влажность» относится к высушенной древесине, которую используют для внутренней отделки. Она составляет 8‒12%. При строительстве используют материал с влажностью 14%.

3. Усадка при сушке

Все пиломатериалы сушат, так как после этого повышается их прочность, твёрдость, износостойкость. При сушке происходит усушка и усадка дерева, а значит, меняются его размеры. От интенсивности сушки зависит распределение влаги внутри материала. Влажность снижают до 6‒8%, используя разные способы сушки.

Усадку древесины во время сушки оценивают по объёмному коэффициенту. Высокий показатель усадки считают недостатком породы дерева.

4. Проницаемость

Капилляры в древесине создают хорошие условия для проницаемости газов и жидкости. Испытания проводят, пропуская через дерево под давлением воду и воздух.

От проницаемости зависит уровень пропитки защитными составами хвойной древесины.

У сосны и ели из-за одинаковой пористости коэффициент проницаемости для водяного пара одинаковый: в продольном направлении 0,32 мг/(м•ч•Па), в поперечном направлении 0,06 мг/(м•ч•Па).

На уровень водной проницаемости и устойчивость к гниению влияют смоляные ходы. Они есть у всех хвойных пород, кроме пихты. У кедра самые крупные ходы размером до 0,14 мм, а самые мелкие 0,08 мм у лиственницы.

Показатели газопроницаемости у хвойных пород тоже разные.

5. Биостойкость

Главный враг дерева — это влага. Под её действием образуется гнилостный грибок, который разрушает материал. Биологическая стойкость зависит от способности материала сопротивляться разрушительному действию влаги. Её разделяют на два вида:

• Естественная стойкость — зависит от породы дерева. У всех хвойных деревьев за исключением пихты, есть каналы, заполненные смолой. Из-за смолы повышается устойчивость к гниению.
• Приобретённая стойкость — это устойчивость к гниению, которую повышают путём введения в древесину антисептика. Он не ухудшает свойства материала, а улучшает его стойкость. Выбор антисептика зависит от назначения древесины. Все хвойные деревья имеют разную стойкость к гниению.

6. Теплопроводность

Важное свойство хвойных деревьев удерживать тепло. Его определяют по коэффициенту теплопроводности: чем меньше коэффициент, тем древесина лучше удерживает тепло. Лучше всего тепло удерживает кедр.

Показатель теплопроводности зависит не только от уровня плотности, но и от влажности дерева. Высокий коэффициент теплопроводности имеют материалы с высокой влажностью и плотностью.

Механические и технологические свойства древесины хвойных пород

От этих свойств зависит производство и особенности обработки хвойных пиломатериалов.

1. Прочность

У хвойных деревьев есть способность противостоять разрушительным механическим воздействиям. Её показатель связан с направлением воздействия, плотностью, влажностью и качеством дерева.

Во время испытаний на образец действуют разными силами.

• Растяжение.

Все породы дерева в случае растяжения вдоль волокон имеют предел прочности не более 130 МПа. Этот показатель в первую очередь зависит от строения материала. Достаточно небольшого нарушения в структуре волокон, чтобы прочность значительно снизилась.

Растяжение дерева поперёк волокон показывает невысокую прочность всего 6,5 МПа.

• Сжатие

Показатель сжатия вдоль волокон у хвойного дерева ниже в 2‒3 раза, чем показатель растяжения в том же направлении.

Более в пять раз сопротивление продольному сжатию превышает поперечное сжатие в радиальном и тангенциальном направлении.

• Изгиб

Образец на изгиб испытывают под растяжением и сжатием. Показатель прочности хвойного материала во время изгиба вдвое превышает этот показатель, когда сжимают вдоль волокон.

Если дерево легко гнётся, то его считают гибким, вязким и упругим. Благодаря хорошей упругости дерево всегда возвращается в первоначальную форму.

2. Твёрдость

Показатель твёрдости дерева зависит от его сопротивления внедрению постороннего тела. При определении твёрдости способом Бринелля вдавливают в дерево силой

100 кг шарик 10 мм из металла. У одной породы твёрдость меняется в разных местах распила.

Твёрдость материала имеет значение при работе режущими инструментами: фрезерование, пиление.

3. Ударная вязкость

Во время деформации и разрушения от ударных нагрузок дерево поглощает энергию. Эту особенность материала называют ударной вязкостью. Её измеряют по затраченной энергии груза, который падает с определённой высоты. Вязкость тем выше, чем больше нужна работа, чтобы повредить образец.

4. Упругость

Хвойное дерево восстанавливает первоначальную форму, когда прекращается механическое воздействие. Эта способность объясняется упругостью материала. Модуль упругости определяет усилие, которое требуется приложить вдоль волокон, чтобы дерево деформировалось на 100%.

5. Сопротивление раскалыванию и скалыванию

При испытаниях на раскалывание деревянным клином разделяют вдоль волокон дерево на части. Происходит раскалывание (расщепление), которое зависит от вязкости материала. Сопротивление раскалыванию повышается от разных пороков дерева, например, от сучков.

При скалывании образец разрушают поперёк волокон, например, спилом. В этом случае прочность выше, чем при раскалывании.

6. Износостойкость

Поверхности материала при трении сопротивляется разрушению. Это свойство называют износостойкостью. Она зависит от твёрдости и плотности дерева.

Чем выше твёрдость, тем выше износостойкость. Высокая влажность повышает износ.

7. Удерживание металлического крепления

Благодаря упругости дерево удерживает гвозди и шурупы. Материал оказывает сопротивление удалению крепления. Сила удерживания зависит от влажности и плотности древесины, а также от размеров крепёжных элементов. Большое значение имеет направление по отношению к волокнам, под которым крепление входит в материал.

От правильного выбора породы хвойной древесины зависит долговечность и качество построенных сооружений, изготовленной мебели и столярных изделий.

Автор: Виктор Прохоров

Заходите на канал Телеграм и в группы: ВКонтакте и Одноклассниках