Характеристики древесины, свойства и характеристики пород древесины

Твердость

Такая характеристика, как твердость будет зависеть от породы. Древесина по этому параметру классифицируется на отдельные группы, среди них:

· материалы средней твердости;

· мягкая древесина;

· очень мягкая;

· очень твердая;

· твердая;

· твердая как кость.

Твердость древесины определяется в Америке и Европе по разным шкалам. В России используется шкала Бринелля. У осины описываемый параметр составляет 4,1, у полевого клена – 4,2. Самая высокая твердость свойственна падуку, в данном случае она составляет 8.

Суть метода определения твердости заключается в вдавливании шарика в поверхность с силой 100 кг. По диаметру лунки и характеру повреждения определяется твердость. Если древесина имеет более высокий коэффициент твердости, то она окажется крепче и надежнее пород с меньшим показателем.

Знакомясь с механическими свойствами древесины, вы сможете понять, что изменения в твердости будут происходить во время работы с заготовками. Например, твердость будет меняться в зависимости от распила. Используя радиальный распил, вы почувствуете более высокую твердость, чем при тангенциальной обработке материала.

Классификация древесины

 1. по ядру и заболони

Цвет древесины связан с содержащимися в ней красящими, дубильными, смолистыми веществами и зависит как от породы дерева, так и от  его возраста, скорости произрастания, состава почвы, в котором росло дерево, а также климатических условий местности  произрастания. С течением времени цвет древесины меняется. Она «стареет» (патинирует), что не только создает ауру старины, но и затрудняет ремонт.

Древесина пород деревьев, произрастающих на территории России, в основном окрашена в светлые цвета. Древесина одних пород равномерно окрашена, а других имеет отличия в окраске – та часть, которая прилегает к коре, имеет более светлую окраску, чем центральная часть ствола дерева.

Это обусловлено тем, что по мере отмирания живых клеток внутри ствола дерева, они у них закупориваются водопроводящие пути, в них откладываются дубильные и красящие вещества, смолы и углекислый кальций, что и вызывает окрашивание центральной части ствола дерева  в более темный цвет.

Отмершая древесина внутри ствола называется  ядро, а слой живых клеток, вокруг ядра, — заболонь. При этом ядро – самая твердая часть ствола. Кроме того ядро имеет наибольшую плотность и устойчивостью к гниению. В зависимости от строения ядра и заболони породы дерева принято делить на 3 группы:

• Ядровые  —  отмирающие клетки образуют темное ядро. К ним относятся: кедр, сосна, лиственница, дуб, можжевельник, ясень, яблоня;
• Спелодревесные  — цвет отмерших клеток не отличаются от цвета от заболони: ель, осина;
• Заболонные — древесина в центре ствола не отмирает: береза, клен, липа, груша.

.

2. по твердости

Твердость древесины (дерева) — это способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел.  Твердость влияет на эксплуатацион­ные и потребительские свойства конструкций и  изделий из дерева. Напри­мер, на стойкость к появлению царапин и вмятин на деревянных изделиях, износостойкость различных напольных покрытий, ступеней лестниц и т. п.

Кроме того, класс твердости особенно важен при обработке древесины резанием, так как от твердости древесины заготовки зависит стойкость режущего инструмента.

По степени твердости породы дерева принято подразделять на 3 класса твердости : мягкие, твердые  и очень твердые. Твердость породы зависит от прочности и толщины клеточных стенок, от содержимого и плотности строения клетки. В зависимости от места произрастания деревья одного и того же вида имеют значительные различия. При этом есть общие тенденции: чем медленнее растет дерево, тем тверже его древесина по сравнению с быстро растущей, а спелая и сердцевинная древесина тверже заболони.  Классы твердости древесины:

• Мягкая  (плотность менее 540 кг/м3) — ель, кедр, сосна, пихта, осина, ольха, липа, каштан, тополь;
• Твердая (плотность от 550 — до 740 кг/м3) — лиственница, дуб, береза обыкновенная, бук, ильм, платан, клен, грецкий орех, яблоня, ясень;
• Очень твердая (плотность более 750 кг/м3) — береза железная, белая акация, рябина, кизил, граб, фисташковое дерево, самшит.

.

3. по стойкости к гниению

Древесина березы

В соответствии с ГОСТом  20022.2-80 древесина по стойкости к гниению породы подразделяется на классы:

.

4. по пропитываемости

В соответствии с ГОСТом  20022.2-80 древесина по пропитываемости защитными средствами подразделяется на группы:

.

Принципы обработки и применение

Столярное мастерство предполагает использование в большинстве случаев лиственных пород. Дуб в этом отношении занимает лидирующую позицию. Помимо его положительных физических качеств отмечается также большой диапазон оттенков материала, красивая и необычная структура волокон. Дубовая древесина в готовом виде хорошо гнется, не подвержена гниению и воздействию биологических вредителей. Древесина отличается наличием пористой текстуры, повышенной вязкостью, проста в обработке. Но при изготовлении каких-либо предметов могут возникать сложности из-за всевозможных дефектов: сучков и крупных узлов.

Радиальный срез демонстрирует сердцевинные крупные отхождения, продольный – задает неповторимый натуральный узор.Мореная древесина приобретает насыщенный фиолетовый цвет, причем конкретный оттенок зависит от срока проведения такой обработки, который также сказывается на прочностных показателях. Повышается твердость материала, при этом возникает такое качество, как его хрупкость, древесина легко колется

В работе с древесиной мореного дуба необходимо соблюдать крайнюю осторожность. Она содержит большое количество дубильных компонентов, из-за чего без труда протравливается. Недостаток – плохое восприятие лаков на спиртовой основе

Недостаток – плохое восприятие лаков на спиртовой основе.

Что такое показатель твёрдости и как его измеряют

Твёрдое дерево отлично сопротивляется воздействию других, более плотных тел, например, металлических предметов

Показатель твёрдости имеет важное значение при выборе строительных материалов. Доски для пола и другое деревянное сырьё обязательно должно быть достаточно твёрдым для того, чтобы выдерживать большие нагрузки

С материалом высокой плотности тяжело работать, но при этом твёрдое дерево очень износостойко, что делает его дорогим материалом.

Проверка дерева на прочность происходит в тот момент, когда производится обработка с помощью саморезов, сверла и гвоздей

В зависимости от того, каким образом осуществляется воздействие на доску, показатель прочности может меняться. Самые прочные изделия выдерживают нагрузку с разных сторон: вдоль годичных колец дерева, радиально, с торца и фронтально.

Общепринятый вариант для определения степени прочности и крепости дерева – метод Бринелля

Особенно важное значение этот параметр имеет при выборке паркета для пола. На плотном дереве не остаются следы от ножек мебели, каблуков

При срезе досок с боковой части твердость достигает до 30% у лиственных деревьев и до 40% у лесоматериалов, по сравнению с прочностью торцовых заготовок

При измерении прочности дерева по методу Бринелля необходимо учесть, что в среднем, шарик диаметром 10 мм входит в дерево с большой силой и происходит вдавливание с массой в 100 кг. В результате подсчётов определяется нанесенный при таком вдавливании ущерб и выделяется параметр прочности. Учитываются все нанесенные повреждения: вмятины, трещины, сколы. Для прочного дерева показатель Бринелля выше. В общих таблицах можно встретить значение, выраженное в МПа. Так, 10 МПа – это 1 НВ, что равняется показателю 10 Н/мм².

Граб

Уникальность этого вида дерева состоит в том, что он популярен не столько в качестве пиломатериала, сколько в живом виде. Он единственный из приведённых, которой можно найти в свободной продаже.

Граб произрастает в Северном полушарии и более всего распространён в Китае. Его строение напоминает куст, но растёт он очень медленно. Именно благодаря этому сочетанию — кустистость и медленный рост — живой граб стал излюбленным материалом для мастеров садово-паркового искусства и любителей зелёных изгородей. Зелёная шапка дерева держит форму до 15 дней после стрижки, а плотность ветвей позволяет создавать непрозрачные живые скульптуры. Большую любовь граб снискал в Японии, где популярно искусство бонсай — для этого специально выводят декоративные виды.

Механические свойства древесины граба по меньшей мере впечатляют:

1. Плотность — 750 кг/м 3 .
2. Твёрдость поперечного среза — 83,5 МПа.
3. Твёрдость по Бриннелю — 3,5 кгс/мм 2 .

Эти показатели на порядок выше, чем у среднестатистического (эталонного) дуба. Однако такие свойства имеют свою цену, и заключается она в недостатках грабового пиломатериала:

1. Высокая объёмная усушка. Материал уменьшается и растрескивается при высушивании.
2. Затруднённая обработка. Из-за особенностей в строении волокон граб плохо поддаётся обычной шлифовке.
3. Медленно высушивается и с трудом обрабатывается инструментом.

Несомненное достоинство такого пиломатериала — красивая извилистая структура, иногда разного цвета (тёмно-коричневого и желтоватого). Из граба делают штучные и художественные изделия — бильярдные кии, музыкальные инструменты, сувениры и некоторые детали станков.

Пихта

Пихта является самым распространённым видом семейства сосновые в России. Этот вид можно встретить от Приморья до Калининграда.

Пихта сибирская может произрастать вместе с другими хвойными деревьями, реже встречается в лиственных лесах. В то же время может образовывать и чисто пихтовые насаждения.

Этот вид дерева вырастает до 60 метров в высоту. Средняя же высота колеблется от 30 до 50 метров. Продолжительность жизни 150–200 лет. Большое влияние на размеры и продолжительность жизни оказывает место произрастания. Самым высоким представителем этого семейства вступает пихта Нордмана. Растущие в большинстве своём в Краснодарском крае, эти деревья достигают высоты 80 метров. Диаметр самого ствола в нижней части 2 метра. И живут они намного дольше своих сородичей — около 500 лет.

Пихта Нордмана имеет красивую пирамидальную крону. Хвоя блестит и имеет тёмно-зелёную окраску снизу с двумя белыми полосами. Названа в честь профессора Александра фон Нордмана, который в конце XIX века заведовал Одесским Ботаническим садом.

Интересно, что пихта в отличие от России, это самое популярное дерево, которое украшают на Рождество в европейских странах. В российских семьях, как мы знаем, принято украшать ель, в последнее время — сосну. Широко используется человеком в хозяйстве и медицине.

Советуем прочитать: Самые высокие горы планеты.

Бук

Широколиственный бук относится к одноимённому семейству Буковые. Названия дерева схожи и в славянских и немецких языках. Примечательно, что в некоторых германских языках созвучно со словом «книга».

Произрастает Бук в умеренном поясе Азии, Европы и Северной Америки. Может достигать 30 метров в высоту. Самым высоким в мире является Бук мексиканский, вырастающий до 40 метров. Диаметр гладкого с серой корой ствола в среднем достигает двух метров.

Буки одни из старожилов на земле. Окаменелости стволов бука находят в начале третичного периода, около 65 млн лет назад. Тогда леса из этого дерева покрывали огромные территории современной России, Канады, юг Гренландии и Аляску.

Листья с мелкими зазубринами, Бук сбрасывает в зимний период. Густая крона верхних ветвей не пропускает солнечный свет к нижним веткам, и они постепенно отмирают.

Бук — непривередливое растение и может расти как в одиночестве, так и в группе с другими деревьями. Особенностью этого дерева является медленный рост, но доживают Буки до 400 лет. А вот о животных долгожителях вы можете почитать на нашем сайте thebiggest.ru.

Мебель своими руками: Твердость древесины таблица

Твердость древесины характеризует сопротивление, которое оказывает древесина проникновению в нее других тел. Наиболее распространенным методом ее определения является метод Янка—метод вдавливания шарика (аналогичный методу Бринелля).

Этот метод заключается в том, что полушар радиусом 5,642 мм медленно вдавливается в испытываемую поверхность древесины на величину радиуса. Эта площадь отпечатка при диаметре шарика 11,28 мм равна 1 см. Сила, потребная для такого вдавливания шарика в дерево в кг, и представляет собой число твердости по Янку, выраженное в кг/см2. Схематически прибор Янка для определения твердости изображен на рис. 30. Способ Янка применим для определения торцевой твердости. Определение твердости боковых поверхностей по этому способу не дает единообразных результатов.

Рис. 30. Схема прибора Янка для определения твердости древесины.

По классификации Нердлингера, все древесные породы разделяются на следующие группы по твердости в торцевом направлении.

Твердость в торцевом направлении превышает твердость в тангентальном и радиальном направлениях в 1,5—2 раза. Летняя древесина значительно тверже весенней.

ТД в значительной степени зависит от влажности. При влажности ниже 8% хрупкость древесины настолько значительна, что не позволяет определять твердость по методу Янка: при вдавливании шарика древесина может дать трещины. Поэтому она определяется при влажности от 8% и выше.

Для приведения твердости к 15% влажности пользуются следующей формулой:

где H₁₅—  при 15% влажности, H_w — при влажности, α_H — поправочный коэффициент, равный α_H = 0,03 для торцевой поверхности и α_H = 0,01 для твердости поперек волокон.

Этот поправочный коэффициент действителен для определения твердости при влажности от 8 до 20% для всех пород.

Дуб

Заболонь дуба светло-желтая. Зрелая древесина имеет опенки от светло-коричневого до желтовато-коричневого с красивой текстурой на срезе. Она прочная, долговечная, устойчива к внешним воздействиям. Со временем дуб немного темнеет. Древесина дуба высыхает сравнительно медленно, при ускоренной сушке склонна к трещинообразованию. Для придания древесине дуба более высоких декоративных качеств, ее часто подвергают морению или травлению. Под морением дуба понимают многолетнее выдерживание его в воде, от чего древесина приобретает шелковистую темно-фиолетовую окраску. Морение увеличивает твердость древесины, но при этом повышается ее хрупкость.

При выборе метода отделки дубового изделия нужно учитывать, что эта древесина плохо принимает спиртовые лаки и политуру. Политуру практически не принимает из-за высокой пористости. Повышенная твердость древесины дуба затрудняет забивку в нее гвоздей и завинчивание шурупов. Поэтому лучше всего выполнять предварительное сверление во избежание раскалывания досок.

При работе с дубом следует учитывать, что он очень чувствителен к растительному маслу (подсолнечному, льняному, натуральной олифе и др.) — на его поверхности от масла часто появляются пятна. Древесину дуба необходимо покрывать прозрачными быстросохнущими атмосферостойкими лаками. С широкими годовыми кольцами, твердый и тяжелый дуб лучше всего подходит для мест, от которых требуется сильная износостойкость.

Северные деревья, растущие на плохой почве, имеют лучшую древесину, по сравнению с древесиной южных деревьев.

Плотность: 700 кг/м3.

Твердость: 3,7 — 3,9.

Применение разных пород деревьев в строительстве

Мягкие древесные породы легко поддаются обработке, но из них не всегда удается выполнить сложные элементы резьбы. Твердые сорта используют для создания надежных конструкций высокой прочности. На их обработку требуется значительно больше времени, однако качество окупает все затраты.

Ниже даны характеристики и область применения наиболее распространенных древесных пород.

Древесина хвойных пород

Древесина ели

1) пихта, ель:

• характеристика: при продаже лесоматериалов обычно не указывают различие между древесиной пихты и ели; легко поддаются обработке; неустойчивы к воздействию погодных условий;
• применение: строевой лес, пол, стропильные конструкции, дощатая клееная древесина, средний щит столярной плиты.

2) сосна:

• древесина мягкая, но тверже чем пихта и ель; часто синеет заболонь; достаточно долговечная, особенно сердцевина; легко поддается обработке; высокая смолистость, поэтому перед обработкой поверхности древесину обессмоливают;
• строевой лес, мебель, пол, окна, досчатая обшивка, двери.

3) лиственница:

• древесина мягкая, но тверже чем сосна; обладает высокой смолистостью; долговечная; обрабатывается хуже сосны, трескается, трудно строгается;
• строевой лес, мебель, пол, окна, двери.

4) туя, можжевельник:

• устойчив к погодным условиям, грибам и вредителям; разъедает железо; легко обрабатывается;
• строительный лес; жалюзи облицовка фасада, покрытие гонтом.

Древесина лиственных пород

1) дуб:

• тяжелая твердая древесина; устойчив к воздействию погодных условий, насекомым и грибам; используют только сердцевину;
• мебель, фанера, паркет, фахверк (конструкционная древесина), окна и двери.

Древесина можжевельника

2)бук:

• твердая порода; подвержен сильным деформациям; плохо подходит для наружных конструкций;
• мебель, ступени лестниц, паркет.

3) ясень:

• твердая и эластичная древесина; хорошо сочетается с древесиной дуба;
• мебель, полы.

4) ольха:

• мягкая порода; легко растрескивается;
• мебель, фанера.

5) клен:

• твердая и очень плотная древесина;
• мебель, паркет, доски стола.

Зная характеристики и область применения пород дерева легче ориентироваться при выборе древесины под конкретную строительную задачу.

В ниже расположенном видео специалисты дают рекомендации по выбору породы древесины для обшивки парной в бане:

Tweet

Share

{lang: ‘ru’}

Сортамент

Сегодня на рынке пиломатериалов можно найти большое количество разновидностей продукции.

Пластины

Это части дерева, которые изготавливаются путём одного продольного распила через центр на 2 равные половины. Имеют только 1 опиленную сторону и используются для производства всего ассортимента пиломатериалов.

Четвертины

Это части дерева, которые получают путём двух продольных распилов брёвен через центр на 4 равные части. Имеют 2 опиленные взаимно перпендикулярные стороны и используются для производства некоторых пиломатериалов, столярных изделий и погонажа.

Брус

Это пиломатериал, размеры которого в сечении по обеим осям составляют более 100 мм. Изготавливается из твёрдых пород древесины. Используется для создания балок опорных конструкций при строительстве мостов, судов, брусовых домов и междуэтажных перекрытий.

Брусок

Пиломатериал, размеры которого в сечении по обеим осям составляют менее 100 мм, а ширина при этом не больше удвоенной толщины. При их создании применяются те же нормативы, которые используются при производстве досок.

Доска

Это пиломатериал, ширина которого в сечении превышает толщину в 2 раза и более. Имеет широкие стороны, которые называются пластями, и узкие — кромки. Пласти всегда обрабатываются путём строгания и шлифования. Кромки иногда могут подвергаться шпунтовке путём создания соединений типа выступ-впадина или шип-паз.

Существует несколько видов досок.

Вагонка – длинная доска небольшой ширины и толщины. Используется для внутренней декоративной отделки помещения, крепится на обрешётку встык или через пазы. Вагонка – наиболее дешёвый и распространённый вид декоративных досок.

Твердость

Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. На степень твердости оказывает влияние влажность древесины.

По этому параметру все древесные породы при 12 %-ной влажности можно разделить на три группы:

• мягкие – торцовая твердость 40 МПа и менее (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан);
• твердые – торцовая твердость 40,1–80 МПа (лиственница, береза сибирская, бук, дуб, вяз, платан, рябина, клен, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень);
• очень твердые – торцовая твердость более 80 МПа (акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит, фисташка, тисс).

Твердые породы древесины более износостойки по сравнению с мягкими. Это имеет существенное значение при обработке режущими инструментами: фрезеровании, распиловке. А также при устройстве полов, лестниц, перил, поскольку при эксплуатации древесина подвергается истиранию. В производстве паркета и паркетной доски из массива применяют породы с твердостью не ниже средней.

Прочность

Прочность древесины – это способность материала сопротивляться разрушению под воздействием нагрузок. Это свойство является одним из основных среди механических. Оно зависит от физического состояния и строения материала. При проведении испытаний прочность древесины определяется максимальным напряжением, которое материал выдерживает без разрушения.

У разных пород описываемая характеристика отличается. Например, у лиственницы при сжатии вдоль волокон предел прочности составляет 64,5 МПа. У сосны и ели – 48,5 МПа и 44,5 МПа соответственно. Если происходит скалывание вдоль волокон, то предел прочности у лиственницы будет равен 9,9, у сосны – 7,5, у ели – 6,9 МПа.

Древесные породы и их применение

Отдельные виды деревьев и их породы классифицируются по целому ряду признаков. Наиболее известное деление – на лиственные и хвойные породы. Выделяют виды, произрастающие на территории нашего государства и других стран

С экономической и географической точки зрения это очень важное деление, поскольку стоимость привозной древесины может быть выше отечественной в некоторых случаях

Лиственные породы в свою очередь разделяют по форме: кольцесосудистые и рассеянно-сосудистые. А последние могут отличаться мягкой или твердой древесиной.

Кольцесосудистая древесина (ясень, акация, вяз, дуб, фисташка) получила такое название, поскольку наиболее крупные сосуды расположены в ней ближе к центру, в ранних зонах годичных колец. В рассеянно-сосудистых породах (бук, граб, рябина, клен) крупные сосуды рассредоточены более-менее равномерно. От этого меняется рисунок древесины.

И лиственные, и хвойные деревья широко применяются в домостроении и других областях строительных технологий. Из них традиционно изготавливаются такие элементы строительных конструкций, как стены, обвязки, перегородки, стропила и другие кровельные элементы. Их широко применяют при изготовлении оград, крылец, веранд (террас), беседок и целого ряда подсобных строений.

Области применения различных пород древесины в строительстве

Выбор в пользу той или иной породы древесины должен быть сделан в зависимости от того, для каких целей материал будет использоваться.

Так, например, древесина мягких пород легко поддается обработке, но сложные элементы резьбы не всегда удается из нее выполнить.

Твердые же сорта необходимо использовать для создания надежных конструкций высокой прочности.

Наиболее распространенные породы древесины и стандартная область их применения:

• Ель, пихта – строевой лес, пол, стропильные конструкции, дощатая клееная древесина, средний щит столярной плиты
• Сосна-строевой лес, мебель, пол, окна, досчатая обшивка, двери.
• Лиственница-строевой лес, мебель, пол, окна, двери
• Можжевельник , туя -строительный лес; жалюзи облицовка фасада, покрытие гонтом.
• Дуб-мебель, фанера, паркет, фахверк (конструкционная древесина), окна и двери.
• Бук-мебель, ступени лестниц, паркет.
• Ясень-мебель, полы.
• Ольха-мебель, фанера.
• Клен-мебель, паркет, доски стола.

Имея информацию о характеристиках и области применения пород дерева, легче подобрать наиболее подходящий материал под конкретную задачу.

Описание основных сортов хвойных пород и их применение

Хвойная древесина включает кедр, который является высокодекоративной культурой. Он применяется в ландшафтном дизайне, а характеристики этих пиломатериалов делают дерево самым востребованным в строительстве. Кедр является естественным антисептиком, поэтому в доме, выстроенном из этого сырья, будут отсутствовать бактерии.

Лиственница является листопадным хвойным деревом, наиболее прочным из распространенных хвойных лесоматериалов. Предел прочности составляет 105 Н/мм2. Благодаря этому сырье популярно при производстве досок для пола, вагонки и террасной доски. Издавна из лиственницы строили корабли. В ней высоко содержание смол, она обладает внушительной крепостью, поэтому сохраняет первоначальные характеристики под воздействием влажности.

Сосна уступает лиственнице по прочности – 100 Н/мм2. Но иногда это становится преимуществом, ведь обработке материал подается легче. Сосна – это универсальное сырье, из которого изготавливают половую доску, имитацию бруса и евровагонку.

Прочность ели ниже и составляет 80 Н/мм2. Но она отличается высокой пластичностью, поэтому распространена при производстве профилированных лесоматериалов. Сосна и ель имеют повышенную смолистость, которая играет защитную роль. Древесина не подвергается воздействию влаги, жучков и грибков. Это сырье обладает высокой податливости и легко обрабатывается.

Сосновые и еловые пиломатериалы выбираются для изготовления сложных и небольших конструкций по типу балконов и перил. Незначительная плотность позволяет пропитать брус и доски составом для увеличения прочности и долговечности. Если построить из ели или сосны загородный дом, то он будет готов простоять до 50 лет. Тогда как если использовать кедр, то срок службы здания увеличится в два раза.

Похожие записи:

Выбираем сварочный аппарат для дачи: недорогой, но производительный Баня с электрокаменкой: строительство, отзывы, особенности Кто построил московский кремль Как правильно выбрать и установить фильтр аквафор морион Как сделать вибростол для тротуарной плитки своими руками Меловые маркеры: чем отличаются, как пользоваться и для чего нужны