Основна класифікація деревини

Деревина є дуже цінним будівельним матеріалом, що володіє такими позитивними властивостями, як висока міцність, невелика щільність, низька теплопровідність, достатня стійкість до агресивного середовища, вона легко обробляється.

Але поряд з тим деревина має і ряд недоліків: неоднорідність будови і властивостей уздовж і впоперек волокна, зміна форми при зміні вологості, здатність до загоряння і загнивання, зміна міцності залежно від дефектів. Для підвищення якості і довговічності деревину просочують синтетичними полімерами і різноманітними клеями.

Деревина, яка використовується в будівництві, ділиться на хвойну і листяну. До хвойної відноситься сосна, модрина, кедр сибірський, піхта й інші, а до листяних – дуб, береза, вільха, осика, ясень, бук, тополя, клен...

Хвойні породи використовуються більше для виготовлення несучих будівельних конструкцій, шпал, стовпів, паль, столярних виробів, фанери, в гідротехнічному будівництві, містобудуванні й інше, тому що мають прямий і довгий стовбур. Листяні породи, які мають тверду деревину (дуб, бук й інші), використовуються для виготовлення виробів і несучих конструкцій, паркету, фанери дверей і панелей; листяні породи з більш м'якою деревиною використовуються для виготовлення деталей конструкцій тимчасових будівель і споруд, а також дверей, вікон, підмостків, покрівлі, ящиків, опалубок і т. ін.

Класифікація деревинних матеріалів здійснюється за породою деревини і такими ознаками: хвойні, листяні тверді, листяні м’які:

за щільністю: малої щільності (540 кг/м3 і менше), середньої щільності (5,50–740 кг/м3), високої щільності (750 кг/м3 і більше);

залежно від наявності дефектів: ділові, дров’яні;

за призначенням: для розпилювання; для лущення; для стругання; для виробництва целюлози; для хімічної переробки; дрова для опалення; для інших потреб;

за способами обробки: круглі, пиляні, лущені, стругані, колоті, здрібнені, із кореневої частини, з кори.

Основні властивості деревини

Основними властивостями деревини є вологість, гігроскопічність,
водопроникнення, усихання і набухання, щільність, об’ємна маса, теплопровідність, корозійна стійкість, механічна міцність й ін.

Вочогість (W) впливає на властивості деревини. Вона визначається у відсотках до маси сухої деревини і обчислюється за формулою:

де m — маса вологого зразка при даній вологості в г;

m0 — маса зразка в абсолютно сухому стані в г.

Вологість деревини може бути капілярна (в порожнині клітин і міжклітинному просторі) і гігроскопічною (в стінках клітин). Вологість свіжозрубаної деревини 35-40%, повітряно-сухої – 15-20%. кімнатно-сухої – 8-13% і мокрої – 100%.

Умовно нормальна вологість деревини, при якій досліджують її фізнко-механічні властивості, дорівнює 12%. Деревина дуже гігроскопічна, тому вологість її залежить від відносної вологості повітря. Гігроскопічність впливає на зміну щільності, об’ємної маси, теплопровідності і міцності деревини, що призводить до зміни розмірів дерев’яних конструкцій у процесі їх експлуатації в будівлях і спорудах. Для зниження гігроскопічності поверхню деревини покривають лаками і фарбами, піддають хімічній і термічній обробці.

Водопроникнення деревини визначається щільністю води, яка профільтрувалась через поверхню зразка за встановлений термін (г/см2), і залежить від породи деревини, її вихідної вологості, характеру й інше. В процесі випарювання гігроскопічної вологи зменшуються лінійні й об’ємні розміри деревини.

Ступінь об’ємної усушкиУ0 визначається за формулою:




де V1 і V2 – об’єм зразків до і після висихання см3

Показник усушки визначається коефіцієнтом об'г.мної усушки Ко, який характеризує об'ємну усушку деревини на 1% випарю­вання гігроскопічної вологи:

де W– вологість зразка, %.

Щільність деревини залежно від породи дерева змінюється від 1,49 до 1,57 г/см3. Об’ємна маса залежить від вологості і породи деревини. При нормальній вологості об’ємна маса хвойних порід у середньому 600 кг/м3, листяних – від 520 (липа, вільха), до 750 кг/м3 (у дуба). Деревина відзначається низькою теплопровідністю. Коефіцієнт теплопровідності вздовж волокна в 2 пази більший коефіцієнта теплопровідності впоперек волокна.

Деревина стійка до дії органічних кислот, розчинів лугів, солей. Але розчини мінеральних кислот, особливо азотної, а також морська вода руйнують деревину. Деревина хвойних порід більш стійка до дії агресивного середовища, ніж листяних

Температура спалаху деревини 250-300°С, температура обвуглювання 120-150°С. Міцність на стискування, розтягування та згинання залежить від напрямку волокна, збільшується з підвищенням щільності і зменшується з підвищенням вологості.

На властивості деревини значно впливають природні вади, викликані порушеннями нормальної будови і зовнішньої форми стовбура, різними ушкодженнями і хворобами. Вадами деревини є сучкуватість, хвилясте розміщення волокна кривизна, тріщини, цвіль, червоточини й інше.

Вади деревини

Вади деревини

Вади деревини заважають якісно обробляти та можуть пошкодити або затупити інструмент.

Завилькуватість – це хвилясте або заплутане розташування волокон деревини яке утворюється внаслідок зважанню природному росту дерева. Така деревина важко обробляється різанням, часто утворюються сколи, зариви. Однак оброблена поверхня має оригінальну текстуру.

Сучки заважають виконувати обробку заготовок, туплять інструменти. Навколо сучків волокна деревини мають невелику завилькуватість, тому часто бувають сколи деревини. Сучки бувають сухі та  живі (здорові). Заготовки із сухими сучками небезпечно обробляти на верстатах.

До вад деревини відносять гниль, тріщини та червоточину. Гниль та червоточина зменшує міцність деревини та псує зовнішній вигляд виробів. Деревину з тріщинами дуже небезпечно обробляти на верстатах та ручними електрифікованим інструментами.

Породи деревини

Сосна – найбільш використовувана ділова деревина. Її достоїнства – легкість, досить висока міцність і дешевизна, вона росте навіть на чистому піску, а до недоліків можна віднести – сучковатість, смолистість і важкість декоративного оздоблення, хоча зараз це не проблема. На даний момент сосну можна декорувати під дорогі породи будь-якого кольору.

Ялина – в чомусь поступається, а в чому то і перевершує сосну. Вона має більш рівномірний білий колір, легше обробляється, має хороші звуковідбиваючі властивості, що дозволяє використовувати її для виготовлення акустичних систем. Але, за міцністю поступається сосні.

Береза ​​- у порівнянні з сосною, більш щільна і важка деревина. Має чисто білий колір, досить міцна, добре обробляється, легко піддається імітації під горіх, червоне і чорне дерево, що дозволяє широко використовувати її в меблевій промисловості. Як недолік можна вважати те, що вона легко колеться вздовж волокон, деформується при зміні вологості.

Вільха – дешева, м’яка деревина червонуватого кольору, має однорідну структуру, добре піддається обробці, її легко можна декорувати під горіх, морений клен, червоне дерево. До мінусів можна віднести те, що вона погано зберігається при підвищеній вологості, деревина з вільхи під час сушіння сильно деформуються, скручується. Перед тим як використовувати деревину вільхи, необхідно щоб вона повністю висохла і вилежалася протягом приблизно 2-3 років, а то й більше.

Липа – м’яка і легка деревина білого, іноді жовтуватого кольору. Легко обробляється, є хорошим теплоізолятором. Липа – кращий матеріал для вуликів, а також для різьби по дереву. Вона легко фарбується, полірується, не сколюється під час різьблення по дереву. З неї роблять сувеніри, шкатулки, застосовують для побудови авіамоделей і т.п. Селяни застосовують липу при будівництві будинків, в якості балок, вони легкі і міцні. До недоліків можна віднести те, що вона погано зберігається у вологих місцях, тобто стовпчики з неї нікчемні, на поли її теж краще не використовувати.

Бук – це тверда, крихка порода деревини, зі своєрідною цікавою світло коричневої текстурою, легко обробляється. Широко застосовується для виробництва меблів, шпоном з бука обклеюють фанеру, обробляють вироби з сосни, ялини. Недоліком є ​​те, що бук при сушінні сильно жолобиться і дає значну усушку, тому недосушений матеріал використовувати не можна.

Дуб – славиться насамперед своєю міцністю, твердістю і довговічністю. Це цінна дорога деревина, яка має гарну текстуру, з нього роблять меблі, шпоном з дуба декорують лицьові панелі, фанеру і т.п. У будівництві з дуба роблять найбільш відповідальні деталі, що несуть значні механічні навантаження (стовпи, балки тощо). Дуб довго зберігається в несприятливих умовах, не втрачаючи свою міцність. На Україні це одна з найбільш цінних порід.

Застосування деревини в будівництві

 Застосування деревини в будівництві

Цінні будівельні властивості деревини визначають і області її ефективного використання. Мала щільність сухої деревини при порівняно великій міцності і жорсткості (вздовж волокон) робить доцільним застосування дерев'яних конструкцій в покриттях громадських, промислових і сільськогосподарських будівель, оскільки в них, поряд з найбільш повним використанням кращих конструкційних властивостей сухої деревини, найлегше здійснити конструктивні заходи боротьби з гниттям. Екологічна чистота робить деревину особливо доцільною для будівництва житла, зокрема котеджного типу. У огороджувальних частинах опалювальних будівель при цьому добре використовується мала теплопровідність сухої деревини поперек волокон. Хімічна стійкість сухої деревини виправдовує переважне застосування безметальних і особливо клеєних дерев'яних конструкцій для покриттів хімічних цехів і складів.

Для несучих конструкцій застосовують сосну, ялину, модрину, ялицю, кедр. Листяні породи - осика, березу, вільху, липу і тополя - застосовують лише в конструкціях тимчасових будівель і споруд, а також для влаштування опалубки, лісів і риштовання.

У найбільшою мірою вимогам сучасного будівництва відповідають клеєні дерев'яні конструкції. Вони дозволяють підвищувати якість будівництва та широко застосовувати збірні деталі будь-якої форми і розмірів. Клеєні конструкції є найбільш економічними по витраті лісоматеріалу.

Застосування нових матеріалів типу водостійкої фанери, деревостружкових і деревоволокнистих плит, древеснослоїстих пластиків і фіброліта дозволяє використовувати малопридатну для будівництва деревину і відходи.

Індустріальне виробництво з висушеного лісоматеріалу і застосування необхідних конструктивних і хімічних заходів щодо захисту деревини від гниття і пожежної небезпеки створює умови для істотного підвищення капітальності дерев'яних конструкцій.