/
Author: Уголев Б.Н.
Tags: лесопродукты и их использование лесное хозяйство деревообработка деревья лесоводство
ISBN: 5-8135-0400-1
Year: 2007
Text
Б.Н. ro ев
PEBECnHOBEДEHnE
I\ЕСНОЕ Т BAPOBEДEHnE
чебник
rосударственное образовательное учреждение
высшеrо профессиональноrо образования
«МОСКОВСКИЙ rОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА»
Б. Н. Уrолев
ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ
И ЛЕСНОЕ ТОВАРОВЕДЕНИЕ
Допущено ума по образованию в области лесноrо дела в качестве
учебника для студентов вузов, обучающихся по направлениям подrотовки
бакалавров и маrистров 250100 «Лесное дело», 250300 «Технолоrия и
оборудование лесозаrотовительных и деревообрабатывающих
производств» и направлениям подrотовки ДИПЛО.мированных специалистов
250200 «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство»,
250400 «Технолоrия лесозаrотовительных и деревоперерабатыnаюших
производств», по специальности 150405 «Машины и оборудование
лесноrо комплекса»
Издание пятое переработанное и l10полненное
Москва
Издательство MOCKOBcKoro rосударственноrо университета леса
2007
УДК 630*81.001.5(075.8)
У26
Разработано в соответствии с Тосударственным образовапzель"
ным стандарто./w ЕЛО 2000 z. для направления под20товки 250100 «Лес..
ное дело», 250300 «ТеХНОЛО2lLЯ и оборудование лесозаzотовительных u де..
ревообрабапlываl0UJИХ производств» и направлениям подzотовки дипло'Ии..
рованных специалистов 250200 «Лесное хозяйство и ландZllафт1l0е
строипlельство», 250400 «Технолоzия лесозаzотовительных 1I дepeвoпepe
рабатываюи/ux производств», по специальности 150405 «Машины и обо
рудование леСНО20 КОJrtплекса»
Рецензенты:
зав. кафедрой древесиноведения и тепловой обработки дpeBe
СIПIЫ Арханrельскоrо rосударственноrо теХIIическоrо унипер-
ситета, профессор, доктор технических наук, заслуженный
деятель наука РФ, член РАЕН в.и. Мелехов
зав, кафедрой древесиноведения Воронежской rосударствен
ной lесотеХНllческой академии, доктор технических наук
А.Д. Платонов
Работа подrотовлена на кафедре древесиноведения
Уrолев, Б. Н.
У26 Древесиноведение и лесное товароведение : Учебник. М. : [ОУ
ВПО мrУЛ, 2007. 351 с.
в учебнике изложены сведения о строении древесины II коры. их химических
свойствах и продукта" переработки. Расс:иотрены 1.1етоды испытаний u пOKa
запlели физuко механических свойств, пороки, стойкость и xapak.rпepucmUKlI дpe
весины основных пород. OcaeUleHbl вопросы К..'lассификации и стаllдартизации
лесных nJоваров: даны хараКnlеристикu леСО\tаnlерllWlов, пWlопродУКЦИll, КОуtпозu
ЦllОННЫХ древесных JI,laтepua1oB,
УДК 630*81.001.5(075.8)
ISBN 5 8135 0400 1
@ Б. Н. Уrолев, 2001
@ Б. Н. Уrолев, 2005
@ rOy ВПО мrул, 2007
.
а
.
.
4
ПаАLЯти А10ей жены Лили посвяu/аеlпся
ПРЕДИСЛОВИЕ
Первое издание учебника «Древесиноведение С основами лесноrо
товароведения» вышло в свет в 1975 r, а второе 1986 [. через еlЦС БО..1Ь"
ший период времени в 2001 r. было выпушено значите;lЬНО переработан
ное третье издание. Болыпой спрос на учебник потребовал выпуска чет
BepToro стереОТИПllоrо издания в 2005 r.
В предлаrаемом вниманию читателя новом издании автор внес cy
щественные изменения и дополнения, стремясь отразить резульrаты по
СJlедних исследований и У_l0НИТЬ дух вре 1ени, расставив акценты ПОТ(
черкивающие важную совре\fСННУЮ и БУДУIЦУЮ роль древесины в жизни
человека.
Основное внимание в учебнике уделено древесиноведению. Отраже..
ны и вопросы лесноrо товарове1{ения с учеТО f псрехода на рыночные yc
ловия развития экономики нашей страны.
Учебник написан в соответствии с проrpаммой ДИСЦИIL1ИНЫ «ДpeBe
синоведение. Лесное товароведение» (специальность 250403), рассчитан..
ной на наибольшее количество часов по сравнению с дисциплина IИ этоrо
профиля по друrим специальностям. Учебник предназначен также для изу
чения дрсвссиновсдения и лесноrо товароведения по nporpaMrvfa1f дисцип
ЛИН, преДУС fотренных учебными плана lИ специальностей 250401, 240406,
250201, 150405,220301,031202,080109,080102,080502,050501.
В книrе содержатся сведения, которые MOryт быть полеЗНЫ IИ для
работников лссной, деревообрабатываlощей и дрyrих отраслей промыш
ленности, лесноrо хозяйства, строительства и ТОрI ОВЛИ.
Считаю своиrvl ПРИЯТНЫ 1 долrО\1 выразить блаrодарность
проф. и.п. Дейнеко, К. т. н. А.К. Курицыну за ценные замечания, а также
А.А. Калининой за подrотовку КО 1пьютерноrо 1aKeTa учебника.
Отзывы и пожелания ПРОСИ!\1 высылать по адресу: 141005. Мытищи 5.
Московская обл., l..я Институтская, 1, мrул
11юль 2007r.
Москва
ВВЕДЕНИЕ
Лесной покров Земли занимает около одной пятой СУШИ. Принято
ВЫДСЛЯТЬ лесные зоны YMepeHHoro пояса, включающие бореальные (ceBep
ные) хвойные, широколиственные и смешанные леса; зоны тропическоrо и
субтропическоrо поясов [47, 44].
Эколоrическое значение леса трудно переоценить. Половина BДЫ
xaeMoro человеКОl\f кислорода образуется лесными растениями. Леса
крупнейший поrлотитель и накопитель уrперода, содержание KOToporo в
атмосфере в виде уrлекислоrо rаза непрерывно возрастает, yrpожая из за
парниковоrо эффекта повышением среднеrлобальной температуры. Леса
иrpают важную роль в сохранении необходимоrо разнообразия биолоrиче..
ских видов. Древесные растения вырабатывают БИО 1ассу, необходимую
д 1я существования Bcero живоrо на Земле.
Как важнейшая часть биосферы лес, аккумулируя солнечную энер"
rию, влияет на климат, KpyrOBOpOT воды в природе. Лес реryлирует запасы
воды в почве, защищает ее от эрозии, суховеев, пыльных бурь. Он выпол
няет оздоровительные и санитарно..rиrиенические функции. Непрерывно
возрастает рекреационное значение лесов как места отдыха и туризма.
Мноrие полезности извлекают из растущеrо, живоrо леса. Не менее важ..
ное значение имеет заrотовка древесины и друrих продуктов при сборе
лесноrо урожая.
С давних пор человек познал и оценил достоинства древесины, KOTO
рая удовлетворяла ero разнообразные нужды служила строительным, по
делочным материалом и топливом. В наше время, блаrодаря успехам Hay
ки и техники, разработано и широко используется множество искусствен..
ных конструкционных И технолоrических материалов. Однако древесина
не утратила cBoero значения. Потребление древесины во всем мире неук"
лонно растет.
Мировые запасы древесины по последним дaHHЫ 1 ФАО составляет
около 380 млрд. мЗ, в ТО!\I числе примерно 1/3 хвойных пород. Лесопокры
тая площадь планеты равна 3,5 М:IрД. [а. Леса распределены неравномерно
и занасы в Америке составляют примерно половину мировых (причем в
Латинской Америке они вдвое больше, чем в Северной Америке). На долю
Азии (без России) приходится примерно сеДЬ lая часть запасов, несколько
меньше в Африке. Запасы в Европе (без России) равны примерно 4 %, а в
Австралии и Океании менее 2 00.
Россия крупнейшая лесная держава, ее лесопокрытая площадь co
ставляет 777 млн. ra, а запасы древесины 82 млрд. мЗ, в том числе 4/5
хвойных пород [43]. Это означает, что на долю России приходится более
1/5 лесопокрытой площади планеты и мировых запасов древесины, в том
числе почти половина запасов наиболее ценной древесины хвойных пород.
6
Практически нет такой отрасли народноrо хозяйства, которая не по..
требляла бы древесину. Мноrообразное использование ее объясняется peд
костным сочетанием в этом продукте живой природы мноrих ценных
свойств. Древесина представляет собой прочный и oЛRoBpe feHHo леrкий
материал, обладающий хорошими теплоизоляционными свойствами, спо..
собностью без разрушения поrлощать работу при ударных наrрузках, ra..
сить вибрации. Она леrко обрабатывается режущими инструментами,
склеивается, удерживает lеталлические и друrис крепления. Древесина
имеет прекрасные декоративные свойства; ей присуrца уникальная резо..
нансная способность. Эти природные особенности древесины 1I0ЗВОЛЯЮТ
использовать ее для производства строительных Деталей и конструкций,
мебели и музыкальных ИНСтр lентов, тары и спортивноrо инвентаря, в Ka
честве шпал, крепи для уrольной и rорнорудной промышленности, а также
для мноrих друrих целей.
Однако Iатериалы получаемые из древесины чисто tеханическим
путем, имеют недостатки. Они вызваны тем, что древесине присущи: из
1енчивостъ свойств, неоднородность строения, анизотропия, наличие по..
роков, способность усыхать, разбухать, коробиться и растрескиваться, за..
rнивать и возrораться. Перечисленные недостатки в значительной мере
устраняются путем химической и химико"механической переработки дре..
весины в листовые и плитные материалы бумаry, картон, древесностру..
жечные и дрсвесноволокнистые плиты, фанеру и др. Композиционные
древесные материалы наряду с натуральной древесиной применяются в
производстве домов, в судо.. и ваrоностроении, мебельной промышленно"
сти и мноrих дрyrих отраслях народноrо хозяйства.
Введение в древесину антисептиков, антипиренов, смол, а также
пластификация и прессование позволяют улучшить свойства натуральной
древесины и получить био.. и оrнестойкие материалы, обладаЮlцие повы..
шенной прочностью, износостойкостью и формоустойчивостью, анти"
фрикционными и друrими необходимыми технолоrическими и эксплуата
ЦИОННЫ fИ свойства1\fИ.
Древесина служит сырьем для выработки множества ценных пр оду к..
тов: кормовых дрожжей, используемых в сельском хозяйстве; корда для
шинной промышленности; искусственных волокон для текстильной про
fышленности; древесноrо уrля для производства полупроводников; лекар
ственных препаратов, растворителей, дубителей и т.д. Персчень продук"
тов, получае\1ых из древесины (их насчитывается до 20 тыс.), можно было
бы продолжать, но и такой краткий обзор даст достаточное представление
о значении древесины для народноrо хозяйства, культуры и быта людей.
Древесина в отличие от нефти, yrля и rаза относится к возобновляе
lbIM природным ресурсам. Это неоспоримое преИ?\fущество дрсвесноrо
сырья перед ископаемыми ресурсами. Следует также отметить ВОЗ\fОЖ
ность повторноrо использования древесины.
7
в условиях оrpаниченности запасов топлива важное значение при..
обретает малая энерrое fКОСТЬ получения древесины, которая в несколько
раз (а по сравнению, например, с алюминием десятки раз) ниже, чем у
друrих конструкционных материалов.
Древесина становится сырьем для получения жидкоrо и rазообразно"
ro топлива, продукции орrаническоrо синтеза, кормовых продуктов для
сельскоrо хозяйства и в перспективе продуктов питания.
Немалую роль при оценке древесины как материала будущеrо иrpа
ют ее неповторимые эстетические свойства. Неодолимо постоянное cтpeM
ление человека к общению с этим блаrОРОДНЫ!\1 природным материалом.
Древесина эколоrически дружественный материал. Отработанная дpeBe
сина леrко поддается биолоrическому разложению и не заrpязняет OKPy
жающую среду.
Выдающаяся роль в будущем отводится tlнтеллектуальным материа..
лам. Так называют искусственные материалы, которые полезно для чело
века реаrируют на внешние воздействия, вызванные изменением состояния
окружающей среды. Одним из наиболее характерных признаков таких ма..
териалов является «эффект па fЯТИ формы». Древесина способна после
принудительноrо измерения формы восстанавливать ее при возвращении к
исходному физическому состоянию. Это свойство, а также ряд друrих ДОС"
таинств древесины позволяют отнести ее к природным интеллектуальным
материалам.
Большой спрос на древесину в настоящее время и расширение по..
требления ее в будущем с особой остротой ставят вопрос о рациональном
использовании лесных боrатств как о важной части общей проблемы oxpa
ны природы. Правовые основы использования, охраны, защиты и воспро
изводства лесов установлены в принятом в 2006 r. ЛеСНО!\-f кодексе рф [45].
Один из основных принципов лесноrо законодательства состоит в обеспе..
чении «мноrоцелевоrо, рациональноrо, непрерывноrо, неистощительноrо
использования лесов для удовлетворения потребностей общества в лесах и
лесных ресурсах». Должна быть разработана, как отмечает Н.А. Моисеев
[67], система требований к качеству древесины при лесовыращивапии,
учитывающая интересы потребителей и производителей основных видов
лесопродукции. Эффективное использование древесины опирается на дoc
тижения науки и передовоrо опыта и во MHoroM зависит от познания ее
фундаментальных свойств.
Комплекс сведений о строении и свойствах древесины, которые по
лучают в результате биолоrических, химических, физических и механиче..
ских исследований, содержит непрерывно развивающаяся научная дисци
плина Д р е в е с и н о в е Д е н и е. В ней сосредоточиваются сведения не
только о древесине ствола, но и данные о коре, корнях и кроне дерева. По
требительские качества лесных материалов и продуктов рассматриваются
в лесном товароведении.
История заро ения и развития отечественноrо древесиноведения
как научной ДИСЦИПЛИНЫ связана с работами В.В. Петрова (1813),
А.Е. Теплоухова (1842), А.В. rадолина (1873), Д.Н. Кайrородова (1878),
П.А. Афанасьева (1879), Н.М. Буроrо (1900), Н.А. Филиппова (1912),
В.А. Петровскоrо (1913), С.А. Боrословскоrо (1915) и друrих ученых. В
этих работах были ВСКрЬПЫ важные закономерности и определены показа
тели некоторых свойств древесины отдельных пород, а также установлено
влияние на них условий произрастания.
В 19 20 x rодах исследования свойств древесины проводили
Н.А. Филиппов, Н.Т. Кузнецов, с.и. Ванин, Л.М. Перелыrин, Е.И. Савков.
Крупные успехи в развитии древесиноведения были достиrнуты в 30 x ro
дах. В Институте древесины, из KOToporo впоследствии был выделен Цен..
тральный научно..исследовательский институт механической обработки
древесины (ЦНИИМОД), во ВсеСОЮЗНОl\f институте авиационных материа
лов (ВИАМ), Центральном научно исследовательском институте промы
ленных сооружений (ЦНИИПС), а также в друrих исследовательских ор..
rанизациях и вузах проводились исследования основных физико
механических свойств древесины лесных пород из различных районов
страныl. Значительные работы в этой области провели с.и. Ванин,
Е.И. Савков, А.Х. Певцов, Н.Н. Чулицкий, Ф.П. Белянкин, Н.Л. Леонтьев,
А.И. Кондратьев, Н.Н. Абрамов, А.А. Солнцев, н.и. Стрекаловский. Oco
бенно велики заслyrи Л.М. Перелыrина, разработавшеrо первый стандарт
на методы физико"механических испытаний древесины. Исследования по..
роков древесины, которые также завершились созданием стандарта, про..
водилисъ в ЦНИИМОДе (А.Т. Вакин, В.В. Миллер, Е.И. Мейер и др.).
Строение древесины и коры изучали Л.А. Иванов, Л.М. Перелыrин,
И.С. Мелехов и др.
В 4 O x rодах важные исследования по физическим и механическим
свойствам древесины провеШI Ю.М. Иванов, Ф.П. Белянкин, н.л. Леонтьев,
А.Н. Митинский, п.и. ХУХРЯllСКИЙ, П.С. Серrовский, В.А. Баженов,
В.Н. Быковский; по анатомии древесины.... А.А. Яценко Хмелевский,
В.Е. Вихров, В.Е. Москалева; в области пороков и хранения древесины....
А.Т. Вакин, С.Н. fоршин, Ф.И. Коперин и др.
В 70 80 x rодах ценные работы были выполнены в Институте леса и
древесины ИМ. В.Н. Сукачева (ИЛД) в Красноярске по тепловым и влаж
ностным свойствам древесины (Б.С. Чудинов); плотности (Л.Н. Исаева) и
проницаемости древесины жидкостями и rазами (Е.В. Харук); в Лесотех
нической академии (ЛТ А) по анизотропии упруrих свойств и прочности
древесины (Е.К. Ашкенази); плотности, порокам древесины, биоло
rическим основам ее защиты; квалиметрии древесноrо сырья
(О.И. Полубояринов, Д.В. Соколов, А.Л. Синькевич, В.А. Соловьев); бота
нической анатомии древесины (А.А. Яценко Хмелевский, м.и. Колосова);
в цнИИМОДе.... по стандартизации методов испытаний древесины и
9
пиломатериалов (А.М. Боровиков и др.); в Сенежской лаборатории консер..
вирования древесины по определению 6иостойкости древесины
(С.Н. rоршин, И.А. Чернцов, п.и. Рыкачев); анатомии древесины, пора..
женной rpибами (и.r. Крапивина); в Центральном научно
исследовательском институте бумаrи (ЦНИИБ) по технической анатомии
древесины (В.Е. Москалева, З.Е. Брянцева, Е.В. fончарова); в Институте
ropHoro лесоводства по закономерностям деятельности камбия, форми
рованию структуры и свойств древесины кавказских пород
(э.д. Лобжанидзе); в Институте химии древесины (Риrа) по строению и
топохимии клеточной стенки (в.с. [ромов, п.п. Эриньш); свойствам MO
дифицированной древесины (К.А. Роценс и др.), в Ботаническом институте
ИМ. В.А. Комарова по морфолоrии и диаrностике древесины хвойных по
род (Е.С. Чавчавадзе), а также в ряде друrих орrанизаций.
В Московском лесотехническом институте (МЛТИ) автором и под
ero руководством в 50 80 x rодах были проведены исследования дефор..
мативности, реолоrических свойств, внутренних напряжений (ю.r. Лап
шин, З.Б. Щедрина, М.В. Николайчук, В.И. Пименова, Х.А. Фахретдинов и
др.), неразрушающих ультразвуковых методов контроля (В.Д. Никишов),
акустических свойств (и.и. Пищик), усушки и разбухания древесины
(в.п. rалкин) и др. Были также исследованы влarопроводность
(П.С. Серrовский), теплофизические свойства (r.c. Шубин), проницае
мость (А.И. Расев), свойства древеСИНЬJ как конструкционноrо материала
(ю.с. Соболев), процессы формирования древесины карельской березы
(А.Я. Любавская, В.В. Коровин).
В 90 x rодах прошлоrо и начале текущеrо столетия продолжались
исследования в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО АН РАН по дeHД
рохронолоrии (Е.А. BaraHoB); термодинамике взаимодействия древесины с
орrаническими растворителями (с.Р. Лоскутов); физиолоrии, морфоrен
ным и биохимическим аспектам формирования древесины (Н.Е. Судач..
кова, r.Ф. Антонова); эколоrической анатомии (В.Е. Бенькова) в Ботани
чес ком институте им. В.Л. Комарова РАН комплексному эколоrо
анатомическому анализу древесных растений, строению резонансной дре..
весины (Е.С. Чавчавадзе), в Санкт Петербурrской лесотехнической акаде..
мии биолоrическому дреRесиноведению (о.и. Полубояринов,
В.А. Соловьев, А.М. Сорокин, л.л. Леонтьев и др.), модификации дpeBe
сипы (В.И. Патякин), технолоrическим свойствам древесины (А.Н. Чубин
ский, Б.И. Онеrин) в Институте леса КНЦ РАН биохимии аномальных
образований древесины (л.л. Новицкая), мониторинry памятников дере..
вянноrо зодчества (В.А. Козлов, М.В. Кистерная), в Научно исследова..
тельском институте лесной rенетики и селекции формированию cтpyктy
ры и технических свойств различных типов древесины (Н.Е. Косиченко),
селекции на качество древесины (В.К. Шириин); в Марийском rосударст
венном техничеСКО\f университете строению, свойствам и порокам
10
древесины ПОрОД Среднеrо Поволжья (В.И. Пчелин, И.А. Алексеев), рез о..
наНСНЬThf свойствам древесины (B.I!. Федюков, А.А. Колесникова), моде..
лированию формы ствола деревьев (П.М. Мазуркин), в Арханrельскоr.1 ro..
сударственном техническом университете механической деструкции
древесины (B.II. Мелехов), изменчивости древесины фИЗИКО"\lеханических
свойств (В.Н. Волынский), в Воронежской rосударственной лесотеХlIиче..
ской академии влажностным и тепловым свойстваf\f древесины
(Т.К. Курьянова, II.H. Вариводина, А.Д. ПЛатонов), диэлектрическим свой
ствам MopeHoro дуба (А.Л. [YТ\faH, л.ю. Даниленко), l\tl0дифицированной
древесине (В.А. Шамаев); в Сибирском rосударствеННО f телнолоrичеСКО 1
университете строению и свойствам древесины лиственницы и дрyrих по..
род (Е.В. Харук, В.Н. Ермолин, Н.В. Дзыrа); в Уральской лесотехнической
акаде IИИ влиянию сушки на качество древесины (В.В. Сертеев), биолоrи..
ческиr.1 повреждениям древесины (Д.А. Беленков); в Брянской инженерно..
технолоrической академии качеству древесины (В.Н. Поляков); в Новоси..
бирском rосударственном архитектурно строителъноr.f уриверситете стой..
кости модифицированной древесины (В.М Хрулев, Н.А. Машкин).
В Московском rосударственном университете леса (мrУл, быв.
МЛТИ) под руководством автора продолжались исследования деформаци..
онных превращений и сушильных напряжений в др весине, rиrpоустало..
сти (Н.В. Скуратов, r.A. rорбачева), свойств топляковой древесины
(Я.Н. Станко, Л.В. Поповкина). Были также исследованы свойства поверх
ности древесины (B.r. Санаев). Обобщены результаты исследований дpe
весины длительной выдержки (И.fI. Пищик). Продолжались исследования
по эколоrии насеКО IЫХ разрушителей древесины (E.r. Мозолевская),
аномальной древесины (В.В. Коровин, С.П. Поrиба) и др.
Проводи..1ИСЬ также исследования модифицированной древесины в
МОСКОВСКОМ rосударственном строительном университете (Е.Н. Покров
ская) и друrих орrанизациях; долrовечности деревянных конструкций.... в
ЦентралЬНО 1 институте строительных конструкций (Л.М. Ковальчук),
ЦНИИМОД (Ю.А. Варфоломеев) и др.
В 1968 r. был создан Координационный совет по COBpeMeHHЫ 1 про..
блема f древесиноведения при Институте леса и древесины ИМ.
В.Н. Сукачева в Красноярске (председатель Б.С. Чудинов). С 1990 r. этот
совет функционирует при мrУЛ (председатель Б.Н. Уrолев) и с 1991 r.
находится под эrидой Международной академии наук о древесине
(ИАВС). В Реrиональный Координационный совет по древесиноведению
(РКСД) входит 50 ученых из России, а также из Белоруссии (Н.И. Федо
ров), Болrарии (r. Блыскова), Венrpии (ш. Мольнар), rрузии (э.д. Лобжа
нидзе), Латвии (К. Роценс, я. Долацис), Польши (В. Молинский), Слова
кии (с. Курятко, М. Бабияк), Украины (В.П. Рябчук, П.В. Билей, Е.А. Пин"
чевская и др.), Эстонии (Т. Капс). Совет проводит ежеrодные выездные
сессии в разных rородах России. РКСД орrанизовал четыре крупных меж..
11
дународных симпозиума "Строение, свойства и качество древесины" в Mo
скве..Мытищах (1990 r.), Москве (1996 r.), Петрозаводске (2000 r.),
С...Петербурrе (2004 r.). В изданных трудах симпозиумов [67] содержатся
результаты исследований в области фундаментальноrо и прикладноrо дpe
вссиноведения, намечены перспективные направления их развития. При
РКСД в 1997 f. орrанизован эффективно действующий Реестр экспертов
высшей квалификации в области древесиноведения, лесноrо товароведе..
иия и сопредельных технолоrических дисциплин.
Отечественные исследования существенно расширили знания о дpe
весине. Мноrие из них занимаIОТ достойное место среди таких зарубежных
ученых с мировым именем, как Ф. Кольманн, А. Фрей Висслинr, r. Марк,
Р. Тренделенбурr, л. Форрейтер, А. Бьеркман, В. Лизе, В. Тунель, А. Юли..
нен, х. Скаар, r. Босхард, r. Секхар, д. Сиау и др.
Выдающийся деятель отечественной лесной науки и лесотехниче..
cKoro образования r.Ф. Морозов (1867 1920) впервые указал на необхо..
димость разделения преподававшсrося в Санкт Петербурrском лесном ин..
ституте курса «Лесная технолоrия» на две части: основной должно было
стать «Учение о древесине», а прикладной «Технолоrия дерева».
В качестве самостоятельной учебной дисциплины древесиноведение
оформилось в 1932 r., коrда в вузах были открыты соответствующие ка..
федры. В 1934 r. C.ll. Ванин написал учебник по древесиноведению, KOTO
рый переиздавался в 1940 и 1949 rr.
Непрерывно возрастающий
объем знаний о древесине находил
отражение в таких руководствах и
учебниках, как "Механические
свойства и испытания древесины"
(Л.М. Перелыrин и А.Х. Певцов,
1934), "Альбом пороков древесины"
(В.В. Миллер и А.Т. Вакин, 1938),
"Древесиноведение" (Л.М. Пере
лыrин, 1949, 1954, 1957 и посмерт
ные переиздания в 1960, 1969 и
1971 rr.), "Строение древесины"
(Л.М. Перелыrин, 1954), "Основы и
методы анаТО\lическоrо исследова
ния древесины" (А.А. Яценко Хме
левский, 1954), "Строение древеси
ны и ero изменение при физических
и механических воздействиях"
(В.Е. Москалева, 1957), "Диarностические признаки древесины rлавней..
ших лесохозяйственных и лесопромышленных пород" (В.Е. Вихров, 1959),
"Древесина. Показатели физико механических свойств. РТМ"
\.
С.И. Ванин
1891 1951
12
(Н.Л. Леонтьев, 1962), "Испытания древесины и древесных материалов"
(Б.Н. Уrолев, 1965), "Альбом пороков древесины" (А.Т. Вакин, о.и. Полу
бояринов, Б.А. Соловьев, 1969), "Техника испытаний древесины"
(II.Л. Леонтьев, 1970).
СистемаТrtзированные сведе..
иия О лесных товарах приводятся в
ИЗДанных в разные rоды PYKOBO
дствах и учебниках: "Лесное това..
роведение" А. Белилина (1931 r.),
А.И. Кузнецова (1932, 1934,
1940 п.), с.я. Лапирова Скобло и
А.Ф. Тиайна (1933 r.), с.я. Лапиро..
ва Скобло (1950, 1959 и посмертное
издание в 1968 r.), А.С. Ярмолин
CKoro, п.л. Калашникова, в.д. Бах
теярова (1972 r.).
Этот краткий перечень лите..
ратуры охватывает период, пред..
шествующий выходу первоrо изда
ния учебника. За последующее
время появился еще ряд крупных
работ, которые отражены в приве..
денном списке литературы.
При изучении комплексной дисциплины "Древесиноведение и лес
ное товароведение" студент должен получить сведения о строении дерева
и древесины; химических, физических и механических свойствах древеси
ны; их изменчивости и взаимосвязи; пороках древесины; природной стой..
кости и способах ее повышения; характерных особенностях древесины
различных пород; классификации, стандартизации и квалиметрии лесных
товаров; потребительских свойствах лесных товаров и методах их испыта
пий. Таким образО f, данная дисциплина является базовой, на которую
опираются последующие технолоrические дисциплины всех лесотехниче
ских специальностей. Приобретенные знания в указанных областях долж..
ны способствовать активной инженерно исследовательской деятельности
специалистов на производстве.
!,
'-
\\
\1 j
,
\, .
Л.М. ПереЛЬIrИН
1891 1959
13
РАЗДЕЛI.ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ
r ЛАВА 1. СТРОЕНИЕ ДЕРЕВА
1. Древесные растения
Весь растительный l\1Ир делится на низшие и ВЫСlпие растения, для
которых характерно наличис корня, стебля и листьев. В зеленых листьях из
уrлерода, поrлоп!ае fоrо из воздуха в ВИде уrлекислоты, и БОДЫ, посту
пающей из почвы через корни и стебе,,1Ь, на свету совершается фотосин
тез процесс образования сложных орrанических веществ. Кроме Toro.
происходят и друrие физиолоrические проиессы, необходимые для роста и
развития растений: дыхание, питание, превращение и передвижение пита
те..1ЬНЫХ веlцеств, транспирация (испарение воды) и др.
К древесным растениям, предстаВЛЯЮЩИl\1 собоЙ жизненную форму
высших растений, относятся деревья, кустарники и лианы. В древесинове..
дении рассматриваются преИ fУIIlественно деревья.
Взрослое дерево имеет ствол крону и корни (рИС. 1,а). Корневая система
вкл:ючает Iелкие корешки, всасывающие воду с растворенными в ней :\fине
ралЬНЫ fll веществами, и TO..1CТbIe корни, которые удерживают дерево в верти
Ka:lbHOM положении, пр080;J.ЯТ воду И хранят запасы питатеЛЫIIJIХ веществ.
Ствол связывает корневую систему с кроной дерева, представляю
щей собой совокупность ветвей и листьев. По опре1елеННЫl\1 зонам СТВО..lа
перемешаются в восходящем токе водные растворы минеральных веществ
из почвы, а в нисходяще\1 растворы орrанических веществ, выработан
ных в листьях. В стволе также хранятся запасные питательные вещества. В
процессе роста дерева CTBOoll приобретает конусообразную форму, проис
ходит удлинение ствола в верхушечной точке роста и ежеrодное увсличе
вие диа lетра вследствие деятельности каttlбия. К а м б и й это живая об
разовательная ткань. В умеренном климатическом поясе наибольшая ero
активность наблюдается весной и летом. ЗИ fОЙ ка fбий бездействует. 31111\1
обусловливается С;Jоистое строение ствола дерева.
На рис. l,б показан ПРОЦt;СС развития хвойноrо дерева из семени и
схема строения ствола дерева в возрасте 13 лет. По мере роста дерева еже
rодно I\ак бы на стержень надевается полый конус. На рис. 1,6 изображена
лишь часть ствола. На нижнем поперечном срезе 10)l(HO обнаружить 1 О
концентрических полуокружностей (rpаницы rодичных приростов), а на
верхнем таком же срезе их TO.,JbKO 5. Следовательно, потребовалось COOT
ветственно 3 rода и 8 лет для Toro, чтобы дерево достиrло той высоты, на
которой сделан нижний и верхний поперечные срезы. Ветви и корни дере..
ва фор wПIрУЮТСЯ так же, как и ствол.
14
........ 8 JI е m
....... 7 АВ т
l:j
с5
о
ас:-
Е
6 лет
\
\ ........... 5 ) е т
4 еоВа
а
,
. 2eoooteOd
Сеня
/
.,
б
Рис. 1. Части раС1)'щеrо дерева и схема формирования ствола:
а растущее дерево; б схема формирования CTBO.la у 13 летнеrо хвойноrо дерева
15
По ботанической классификации хвойные и лиственные деревья
ВХОДЯТ в два отдела семенных растений rолосеменных ипокрытосемен..
ных. К перВЫ f, у которых семена лежат открыто на поверхности семенных
чешуй, относится подкласс хвойных; они характеризуются своеобразной
формой листьев иrольчатой или чешуйчатой хвоей. Это в большинстве
СБоем вечнозеленые смолистые растения. Ко второму отделу отнесены
древесные растения, у которых семяпочки развиваются в завязи пестика.
При созревании семян из завязи образуется ПЛОД, защищающий семена от
внешних воздействий. Листья покрытосеменных представляют собой пла
стины с разветвленным жи,акованием. У большинства растений листья пе
ред наступлением зимы опадают. БОwlЬШИНСТВО лиственных деревьев по
числу семядолей принадлежит к классу двудольных, за исключением
пальм и бамбука, которые относятся к однодольным растениям.
Как известно из систематики растений, классы и подклассы состоят
из семейств, а они, в CBOIO очередь, объединяют в себе рОДЫ, в которых со..
браны сходные виды. Каждое растение имеет ботаническое назва"ние, ко..
торое дается на двух языках русском и латинском с указанием рода и вида.
Например, в названии "сосна обыкновенная (Pinus sy/vestris L.)" имя
существительное (на латинском языке пишется с большой буквы) указыва..
ет род, а имя при..lаrательное вид. Кроме Toro, в научной литературе при
нято после латинскоrо видовоrо названия ставить начальную букву фами
лии автора, впервые описавшеrо этот вид; в данном примере стоит буква
L., что означает Линней. Сосна обыкновенная входит в семейство СОСПО-
вых (Piпaceae).
Ниже будут рассматриваться в основном особенности строения и
свойства, характерные для древесных растений определенноrо рода (со..
сны, дуба и др.), а иноrда отдельноrо вида (сосна обыкновенная, дуб че..
решчатый и др.). В ЭТО I смысле следует понимать употребляемые выра-
жения "древесная порода" и;rn просто "порода". Кроме ботанических Ha
званий пород в практике часто используют ToproBbIe названия. ·
2. Основные части дерева
Дерево, как известно, состоит из ствола, корней и кроны. ОтНОСИ
тельным ориентировочный объем этих составных частей в деревьях разных
пород приведен в табл. 1 [56]. Как ВИДИ 1, более половины объема дерева
приходится на ствол.
1. Относительный объем частей дерева
Порода
Лиственница
Сосна
Ясень
Объем частей де ева, о о
CTBO..l Ко ни Ветви
77 82 12 15 6 8
65 77 15 25 lO
55 70 15 25 15 20
Порода
Береза
Бук
Клен
Объем частей де ева, о о
Ствол Ко ни Ветви
78 90 5 I2 5 10
55 70 2 25 I 20
65 75 15 20 1 15
16
Ствол. Реальная фор а ствола представляет собой тело, образован..
ное вращением BOKpyr вертикальной оси некоторой кривой.
д.и. Менделеев полаrал возможным в качестве образующей принимать
кубическую параболу. При более детальном описании фОр\fЫ ствола
обычно указывают, что в нижней части он близок к нейлоиду телу, обра
зованному вращением воrнутой кривой параБО':IЫ Нейля. На большом
протяжении ствол имеет фОр IУ выпуклоrо параболоида BToporo порядка и
на отдельных коротких участках приближается к цилиндру. Только Bep
шинная часть ствола по форме бol11fзка к конусу. Весь ствол по форме Ha
поминает брус paBHoro сопротивления, что позволяет ему выдерживать
большие нarpузки от собственной массы дерева и ветровых усилий.
Ствол изучают на т р е х r л а в н ы х раз рез ах: поперечном и
двух продольных радиальном и танrенциальном (рис. 2). Плоскость по..
пер е q н о r о, ИЛИ Т О Р ц о в о r о, разреза перпендикулярна оси ствола.
Плоскость одноrо из про Д о л ь н ы х разрезов проходит через сердцевину
ствола по радиусу торца р а Д и а л ь н ы й разрез, плоскость друrоrо раз
реза т а н r е н ц и а л ъ н о r о направлена по касательной к окружно"
стям, 06разоваННЫ 1 слоями rодичноrо прироста (С:М. рис. 1). На попереч..
ном разрезе можно указать радиа.,'1ьные и танrенuиальные направления, а
на продольных разрезах направления: вдоль волокон и радиальное или TaH
rенциальное.
Сер6це8ина
за60АDНЬ
т
Рис, 2. основныIe части ствола и rлавные
разрезы:
П поперечный; Р радиальный; Т TaHreH
циальный
Основные анатомические
части ствола леrко обнаружить на
ero поперечном разрезе. Наружная
часть кора резко отличается по
внешнему виду от следующей за ней
древесины. Древесина окружает
очень небольшую центральную
зону сердцевину. Расположенный
между древесиной и корой тонкий
слой ка.\fбия простым rлазом
незаметен.
С е р Д Ц е в и н а сравнительно
редко находится в rеометрическом
центре сечения ствола, обычно она
более или менее смещена от Hero. ДиаlYlетр сердцевины большей частью
колеблется в пределах 2 5 мм (у бузины достиrает 1 см). У мноrих пород
17
сердцевина окрyrлая или овальная, у ольхи пятиyrольная, у дуба звезд
чатая [16]. На продольном радиальном разрезе сердцевина имеет вид уз
кой коричневой полоски прямой у хвойных и извилистой у лиственных
нород.
Д р е в е с и н а занимает зону, диаметр которой в зависимости от по
роды, возраста дерева и условий ero произрастания изменяется в очень
широких пределах примерно от 6 :.... 8 до 100 см и даже более. Форма по
перечноrо сечения ствола и, следовательно, древесины чаще Bcero близка к
окружности, но иноrда сечение приобретает эллипсовидную фОР IУ. Диа
метр уменьшается по высоте ствола, причем сильнее у деревьев, выросших
не в ryCTOM лесу, а на свободе.
Древесину, особенно в верхней части ствола, пронизывают сучки,
предстаВЛЯIощие собой остатки ветвей. Если ветвь живая, прирост дpeBe
сины происходит одновременно и на стволе, и на ветви. Слои rодичноrо
прироста ствола переходят в слои ветви, окружая ее сердцевину, связан..
ную с сердцевиной ствола (рис. 3). Такая ветвь в срубленном дереве co
ставляет сучок, вполне сросшийся с древесиной ствола. При отмирании
ветви прирост древесины происходит только на стволе, связь между дpeBe
синай ствола и ветви нарушается, и основание ветви постепенно зарастает.
Так образуются сначала зар а с т а 10 Щ И е, а затем и r.,1убоко зар о с ..
ш и е сучки.
Рис. 3. Схема образования сучков:
J сучок от живой ветви; 2 зарастающий сучок от
отмершей ветви; 3 заросший сучок
По степени зарастания и размерам
сучков в стволе дерева, выросшеrо в
насаждении, можно выделить три зоны:
НИ)КНЮI0 (комлевую), rде у сердцевины
расположены lелкие и rлубоко заросшие
сучки, на поверхности ствола незаметные;
среднюю зону с БО:Iее крупными
зарОСШИ\fИ сучками и на поверхности
ствола часто заl\fеТНЫ\fИ по бyrpообразным
утолщениям, а ближе к кроне за
растающими, т.е. еще выходящими наружу; .
верхнюю, или зону ЖИВОЙ кроны, от ветвей которой остаются крупные
сучки. В зависимости от разреза ствола сучки имеют разную форму.
Сучки нарушают однородность строения древесины и являются ca
IЫМ распространенным ее пороком.
К о р а на поперечном разрезе ствола имеет форму обычно темно..
окрашенноrо кольца (C 1. рис. 2). В толстой коре взрослых деревьев можно
раз..1ИЧИТЬ два слоя: наружный к о р к у (ero назначение предохранять
18
живые ткани ствола от резких колебаний температуры, испарения влаrи,
проникновения rpибов, бактерий и механических повреждений) и BHYТ
ренний слой л у б , непосредственно прилеrающий к камбию. В растущем
дереве луб проводит вниз по стволу образующиеся в листьях орrанические
питательные вещества.
У МОЛОДЫХ деревьев кора fЛадкая, иноrда покръпа тонкими опадаю..
щими чешуями; при утолщении ствола в коре появляются треЩИНLI, KOTO
рые с возрастом дерева yrлубляются. По характеру поверхности различают
кору rладкую (пихта), бороздчатую (ясень), чешуйчатую (сосна), волокни
стую (можжевельник) и бородавчатую (бересклет).
Цвет коры снаружи изменяется в широких пределах: от белоrо (бере
за), светло сероrо (пихта), зеленовато сероrо (осина) до ceporo (ясень),
TeMHo ceporo (дуб) или темно буроrо (ель). С каждым rодом толщина коры
увеличивается. Однако вследствие малой величины rодичноrо прироста и
постепенноrо отпада наружных слоев в виде чешуй кора никоrда не дости
raeT такой толщины, как древесина. Относительный объем коры в стволе
(без сучьев) для основных пород соrласно данным н.п. Анучина приведен
в табл. 2.
По ода
Лиственница
Сосна
Ель
Кедр
Пихта
2. Относительный объем коры в стволе
Объем ко ы, о о По ода
22 25 Дуб
1 16 Бук
13 Береза
6----1 О Липа
11 19 Осина
Объем ко Ы, о о
14---21
7 11
13 15
12 16
11 20
с возрастом дерева относительный объем коры снижается, а с yxyд
шением условий произрастания, наоборот, ПОВЫIllается. Доля коры в объе..
Ie ствола уменьшается с увеличением диаметра ствола. Толщина коры
уменьшается от комля к вершине ствола.
Крона и корни. Значительная доля биомассы дерева приходится на
крону и корни растущеrо дерева. Ухудшение условий произрастания эту
долю увеличивает.
Крона включает ветви и сучья, представляющие собой живые или
отмершие боковые побеrи дерева. Ветви (сучья) имеют такое же строение,
как и ствол. Доля коры в сучьях HaMHoro больше, чем в стволах. Количест
80 коры В сучьях уменьшается с увеличением ИХ диаметра. Кора на сучьях
rпадкая, тонкая и состоит в основном (ДО 9000) из луба. ПЛотность и Mexa
нические свойства древесины ветвей (сучьев) несколько выше, чем у дpeBe
сины ствола. Особенно заметно увеличение твердости у основания сучьев.
19
r ЛАВА 2. СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ И КОРЫ
в зависимости от поставленных целей исследование строения дpeBe
сины, а также коры, проводят С разных позиций. Кроме традиционной
б о т а 11 и ч е с к о й анатомии в последние десятилетия успешно развива
ется т е х н и ч е с к а я анатомия древесины как \fатериала ДJIЯ промыш"
ленноrо использования.
Анатомические исследования древесины обеспечивают получение
сведений, необходимых для определения пород, позволяют вскрыть CTPYK
турную природу свойств древесины и наметить пути их направленноrо из
менения в растущем дереве; создают предпосылки для модифицирования
древесины и разработки эффективных технолоrических процессов ее пере..
работки; дают возмо)кность разрабатывать \fетоды испытаний древесины,
учитывающие особенности ее структуры.
Принято, различать макроскопическое и микроскопическое строение
древесины.
3. l\tlаfiрОСКОПllческое строение древесины
Исследование макроскопическоrо строения древесины наиболее дoc
туп но. Ero можно наблюдать не прибеrая к ПОМОЩИ более сильных опти..
ческих средств чем лупа.
Заболонь и ядро. На поперечном разрезе ствола мноrих пород в
древесине выделяется темноокрашенная центральная зона я Д р О И CBeT
лая наружная з а б о л о н ь (C 1. рис. 2).
У деревьев всех пород в раннем возрасте древесина состоит только
из заболони и лишь с течением времени происходит отмирание живых
элементов древесины, закупорка водопроводящих путей и отложение экс"
трактивных веществ в центральной зоне. При этом у одних пород проис..
ходит интенсивное изменение цвета указанной зоны древесины она при..
обретает темную окраску, т. е. образуется ядро. Такие породы называют
ЯДрОВЫ IИ.
у друrих пород о'"."Мирание центральной части древесины не сопро..
вождается ее поте tнением. Породы с однородной окраской всей древеси..
ны принято называть б е з ъ я Д р о в ы 1\1 И . Среди rpуппы безъядровых по
род есть такие, у которых центральная зона в растущем дереве И fеет
меньшую влажность, че I периферическая. Тоrда эту зону назыцают с п е..
л о й д р е в е с и н ой, а породы этой rpуппы с п е л о д р е в е с н ы м и .
И.\1еются также породы, в которых центральная часть не отличается от пе..
риферической ни по цвету, ни по содержанию воды; такие породы назы
вают з а б о л о н н ы м и .
Указанное деление пород давно укоренилось в древесиноведческой
литературе. Однако у нас [14, 15] и за рубеЖО f [91] все больше распро..
страняется представление о том, что ядро образуется у всех пород, только
20
у ОДНИХ темная окраска ero возникает всеrда или при определенных усло
виях, а у остальных оно остается светлым. Следовательно спелая дpeBe
сипа неокрашенное ядро.
Тем не менее для целей определения пород по внешнему виду дpeBe
сины целесообразно сохранить деление пород на ядровые и безъядровые.
. .
Из хвойных пород к ядровым относятся: лиственница, сосна, кедр , мож
жевельник и тис, к безъядровым (спелодревесным) ель и пихта.
Среди лиственныIx пород ядровые дуб, ясень, вяз, ильм, rpецкий
орех, ива, тополь и др. Заболонные породы береза, ольха, клен, липа и
др.; спелодревесные бук, осина и др. На срезах древесинь] rpаница между
заболонью и ядром видна четко (лиственница) или заметна слабо (кедр).
Ширина заболони у разных пород различная, она зависит от Toro, как
рано начало образовываться ядро. Например, у белой акации образование
ядра начинается уже на З й rод, а у сосны в 30 35 лет, поэтому у белой
акации ширина заболони Bcero лишь несколько МИЛЛИ Iетров, а заболонь
сосны примерно в 1 О раз шире. С возрастом площадь сечения ствола, заня
тая заболонью, уменьшается. У растущих деревьев сосны наличие широ
кой заболони можно предсказать по коре, в этом случае rЛaдl(QЙ, неболь
lПОЙ толщины, с малыми и тонки 1И чешуйками. На поперечном разрезе
ствола у той стороны, которая несет более крупные ветви, ширина заболо
ни больше, чем у противоположной.
По высоте ствола ширина заболони у сосны и ели уменьшается, т. е.
в нижней части она наибольшая. У дуба, по данным В.Е. Вихрова, mирина
заболони по высоте ствола почти не меняется, в то же время доля площади
поперечноrо сечения ствола, приходящаяся на заболонь, увеШIчивается
вверх по стволу.
С уменьшением влажности почвы (в разных типах леса) у дуба позд
нее образуется ядро и больше ширина заболони. Ухудшение условий про
израстания приводит к повышеНИIО относительноrо содержания заболони
и у сосны.
Ширина заБОЛОЮI зависит также от степени развития деревьев. Ha
пример, для сосны из Московской области установлено [56] уменьшение
ширины заболони при переходе от деревьев сильноrо роста (1 IClacc) к дe
ревьям с замедленным ростом (11 и 111 классы).
В ветвях происходит такой же процесс ядрообразования, как и в
стволе. Поэтому древесина сучков от молодых живых ветвей в верхней
части кроны состоит из одной заболони. Сучки от ветвей из нижней части
кроны содержат ядровую зону, а основания уже отмерших ветвей состоят
сплошь из ядра (или спелой древесины).
.
Здесь и да.'1ее B1\feCTO полных ботанических названий "сосна обыкновенная
(Piпus sylvestris L.)" и "сосна кедровая (Pinus sibirica Du Tour)" используются coкpa
щенные названия соответственно: сосна и кедр.
21
rодичные слои. Ежеrодный прирост древесины называется r о ..
Д и ч н ы м с л о е м . На поперечном разрезе (рис. 4) rодичные слои обра
зуют концентрические окружности. У некоторых ПОРОД они имеют волни-
стый вид, например у rpаба, тиса, можжевельника; у бука и ольхи rраница
между rодичными слоями в местах пересечения ее широкими сердцевин
ными лучами (см. далее) заrибается внутрь (к сердцевине), что также при
дает слоям волнистые очертания.
Рис. 4. Вид rодичных слоев на r;:Iавных разрезах:
ранняя (светлая) и ПОЗДНЯЯ (темная) древесина
rодичных C;JOeB на поперечном П, радиальном Р и
танrенциальном Т разрезах
На радиалЬНО 1 разрезе rодичные
слои имеют вид прямых полос (об..
раЗУЮLцие конусов). На танrенциальном
разрезе rодичные слои представляют co
бой извилистые, U образные полосы
(rpаницы сечений конусов продольными ПЛОСКОСТЯl\IИ, не проходящими
через их ось). rодичные слои особенно хорошо заметны у хвойных и HeKO
торых лиственных пород.
у деревьев, произрастающих в тропической зоне, собственно rодич
ные слои в древесине MOryт отсутствовать. Наблюдающаяся же слоистость
древесины этих пород Iожет быть вызвана тем, что во время сухих перио
дов деятельность камбия приостанавливается. Иноrда деревья образуют за
rод два слоя (после Toro как молодая листва была объедена насекомыми
или побита весенними заморозками); так появляются ложные rодичные
слои с менее реЗКИ:\ПI rраницами, часто не охватывающие всю окружность
ствола. В отдельные rоды fожет не происходить образования rодичных
слоев из..за недостаточноrо питания, декоративной обрезки ветвей и т. д.
Ширина rодичных слоев сильно колеблется в зависимости от поро..
ды, возраста, условий произрастания, положения в стволе. Наиболее узкие
rодичные слои (до 1 мм) образуются у !\-Iедленно растущих пород (самши"
та), а наиболее широкие (1 см и больше) характерны для быстрорастущих
пород (тополя, ивы). Влияние возраста дерева проявляется в изменении
ширины rодичных слоев по радиусу ствола. При блаrоприятных условиях
роста дерева у сердцевины (т. е. в сам:ом молодом возрасте) находится He
которое количество довольно узких слоев, зате f следует зона сравнитель
но широких слоев, а далее, по 'lере приближения к коре, ширина rодичных
слоев постепенно У fеньшается. Эта зависимость лучше выражена у CBeтo
любивых хвойных пород (сосна).
На величину прироста древесины влияют метеоролоrические усло
вия, И их изменения, происходившие в далеком прошлом, 1\fОЖНО просле
22
Д б " " С
дить по ширине rодичных слоев. ерево как ы записывает время o
вершения метеоролоrических событий: засух и влажных периодов, силь
ных морозов зимой и ранних заморозков весной, жары летом, циКJIОВ сол
нечной активности и даже космических катастроф. Научная дисциплина,
основанная на анализе rодичных слоев, называется Д е н Д р охр о н о л о
r и я (от rpеч. "дендрон" дерево). Для различных реrионов и пород со--
ставляются стандартные дендрошкалы, отражающие характер изменения
-ширины rодичных слоев на протяжении мноrих веков. Они используются
в климатолоrии, археолоrии, астрофизике и друrих областях науки. Значи
тельный вклад в развитие дендрохронолоrии внесли отечественные ученые
Е.А. BaraHoB, В.Е. Вихров, с.и. Костин, Б.А. Колчин, Н.В. Ловелиус и др.
По высоте ствола (от комля к вершине) ширина rодичных слоев у
деревьев, выросших в лесу, увеличивается, что приближает форму ствола к
цилиндрической [3].
у одиночно стоящих деревьев самые широкие слои находятся в
нижней части ствола, что увеличивает ето конусность.
Ранняя и поздняя древесина rодичных слоев. У мноrих пород яс..
НО видно, что rодичный слой состоит из двух частей (см. рис. 4): внутрен"
ней, обращенной к сердцевине, более светлой и менее твердой р а н н е й
Д р е в е с и н ы (она образуется в первой половине веrетационноrо перио
да), и наружной, более темной и твердой поз Д н е й Д р е в е с и н ы .
Переход от ранней древесины к поздней может быть очень резким (напри
Iep, у лиственницы), достаточно четким (у сосны) или почти незаметным
(у кедра). Различие в цвете, а также в строении ранней и поздней древеси
ны смежных rодичных слоев обусловливает хорошую ВИДИ IОСТЬ ИХ У
большинства хвойных и некоторых лиственных пород.
По ранней древесине rодичных слоев в растущем дереве происходит
передвижение воды (вверх по стволу), а поздняя древесина выполняет
преимущественно механические функции. Соотношение между ранней и
поздней древесиной у разных пород различное, оно зависит также от усло
вий произрастания, возраста и изменяется по радиусу и высоте ствола.
Диапазон изменения содержания поздней древесины в зависимости от по
роды весьма большой. Так, у белой акации поздняя древесина занимает
примерно 80 о о ширины rодичноrо слоя, а у пихты 20 %.
По радиусу ствола у хвойных пород содержание поздчей древесины
в направлении от сердцевины к коре сначала увеличивается, а затем ближе
к коре уменьшается. По высоте ствола содержание поздней древесины
убывает в направлении от комля к вершине и может снизиться в 1,5 2
раза.
Поздняя древесина примерно в 2,5 раза плотнее ранней, ее прочность
на растяжение вдоль волокон, по данным и.с. Мелехова для ели в 2,7 раза,
а по данным В.Е. Вихрова ДЛЯ лиственницы в 3,4 раза превосходит проч
ность ранней древесины; существенно отличаются жесткость и дрyrие ее
23
свойства. Поэтому количество поздней древесины является важным пока
зателем, характеРИЗУIОЩИМ качество древесины в целом.
Сердцевинные лучи. У некоторых лиственных пород на попереч..
ном разрезе ствола хорошо видны светлые, часто блестящие линии, pacxo
дящиеся по радиуса"\1 от сердцевины к коре и называемые сердцевинными
.
oIlучами .
",'" ."...-...."'. .. ... ....... . .,
......,..,.. , ......... ............ .... ..
......-...... ... ...............".
...................... ...... ., ., t;
. ......... .. .......... ........ ..........
... ' I t J l.L.
) :.,.... ........ .. ............
" ... ...,
k""' a:! J._.
,
"J. .
, ....
. . ...........
..,.... -:.... - .
? - ' A
..\ -.'"'"':.4 . . ....
...-:t: .., ..
........ ....... ...
,.,. / ..' .........
.
.. - . ...
.. ... ... ...."....
,- .... &.
""...;,' . .
.. '"'......... ,.._,v-
. -' ',,,...A & .......
, ..,. '='.......::=.
..-o:::.......
а ..,.-
;- ;) ::/q
..,-I · . . t
.. ,! t . - "'
: О,' '. ' ,o i :,.:
1fl' .. - '" " , ......... .
" #' 4. " ... *:'7".1;: I ...
r. . .' .... ,. "','. ...
.. { С. ......
,. .. . . .
. ' '. __ ;,-; 1.
. .' ,. .....".'..t!'. ..;i:."...)' I . ..
' ...... . ' и.; U J! '
, '" " .. з. '. 1- О (
.. "-.I,, ,..
...... '," !'-' , ' '- , , ...-.
", t.:.' '.. . .r_r.. t._....,.
о r "-' .. "t'.' ','" : 1c"
. ... ,-;...I;i... t"t.... ,. .' . ..'
'.. - F '" J ё-- -. . -.4 ....
, . .,.. ....
..., .\.. . 11-.....'-..
\ " . ;. <----.. . f '-11 .... ....
r _;ч. , а. ", !..",,- ......' 1.'
'... .... .- "..:...._ " ? ;... w ."
W..,....... l!-:-'} " - .
.. ..-..... 4181' ". ...,... .., . ' 1 ...
), о. -. , .....J,/J' .:,, . .-+'.
_ 0-' '-- '- . ...ч' ' .
W '-' ;O:. '-::t. '*" - 11'.....-....
' ';;( : 1$ ut.t.- .
1:..', ;. .-,, IO:b :...:. '::.
1;' . ..,. tf'
. . о w....... .1.:t". < .. . 0f.t о
.. .; ; <' .,-
.р. .. ' .!': ...,..... t-:-:
l' M1: " "" .'
.t\" o .... .....
. 1, t:.; О '. O:.
; . . ОС .
. -' .i. .,.... . 1 ...
%rt .; . .\ . .... . t. .
"'" \ f{./.;3. i " '''' -
5 r . . ,l , .. ....
... N. ..,. ...
«1 \.,! ... :.E{ - . . -t
,", . ..-! .. . .,.!; f.... ....-'tZ. a'
\ )i\","' t\\.: .ч ; +ft' t. ' 1 ' /
Н', .,'!tf.f.f' Щt)\ 1Ij.
!}, f,' Ь'< .t} ' , J. j
" ,1, ,.'t :.' .' Jt \' ;It.; rj I' ,," l-,::\\ji:
l' ,!:О 'J} " \1 t{
1" I . I' . I .
'() t. ,\ f .:I, 1\.1 t' 1:'j.' 1\
t .,. t, , . . t f ('"
с} '1', '1 (, 'II' I.'I'I",
(: ,\ Чi\\, " 11'1 \ t,-f I 1I
\1" 1. 11 J1'; \ 1"[ I t'II'/
J , ',' t t \ , j " t 1 .. l' 1,"
r 'i' \'. 1\ :{ t' \ 1 1
. J. ,\, :,\! 1 11, , '\' l' J', '! 1!
' '" . r. t t \ t ,
'\ :1\: t :,', Ij I '1111 " \ ',{.
> \ \ . 1. -\ 1 ,". i J t \ It \ j "\
. l' " .1 _' ( , \ -1 .
,\\\t\: 1:.. \\1','1 \\ \)1 " '
11 1, "J,t\.:1 ,II I rl,\ I
"д f. \J ! , -'1'TI \ r
! . ," "j ) )l\\ l j11;iu '
Рис. 5. Сердцевинные лучи у бука на:
а поперечном, б радиальном, в танrенциальном разрезах
В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды
и питательных веществ в rоризонтальном направлении и для хранения за
пасных питательных веществ зимой. Сердцевинные лучи имеются у всех
пород как лиственных, так и хвойных. Однако разrvlеры лучей у разных
пород различны. Измеряе ая на поперечном разрезе (рис. 5,а) ширина лу
чей в зависимости от породы колеблется в пределах 0,05 1 ММ.
ПО ширине различаются три типа лучей: о ч е н ь у з к и е, невиди
мые невооруженным rлазом; у з к и е , трудно различимые невооруженным
rлазО I; ш и р о к и е , ясно видимые невооруженным rлазом. Широкие лучи
Moryт быть настоящими и ЛОЖНОШИРОКИМИ (аrpеrатными), т. е. состоящи..
ми из пучка близко раСПО..l0женных дрyr к друry узких лучей. Среди отечест
венных пород настоящие широкие лучи И 1еют дуб, бук и платан, ложноши
рокие rpаб, ольха и лещина. Узкие лучи имеются в древесине клена, вяза,
И.пьма, караrача липы, кизила и некоторых дрyrих пород. Очень узкие лучи,
которые можно лишь иноrда зам:етить на cтporo радиа.пьном разрезе (лучше
расколе), свойственны древесине всех хвойных и мноrих лиственных пород,
.
в современной ботанической :Iитературе эти образования называют древесин
ными лучамИ в отличие от лубяных лучей, на'\одящихся в лубе коры.
24
(например, ясень, береза, осина, тополь, ива, rpуша, рябина). У некоторых
пород (бук) лучи расширяются при пересечении rpаниц rодичных слоев..
На радиальном разрезе древесиныI сердцевинные лучи обычно за
метны в виде поперечных блестящих полосок или пятен, окрашенных TeM
нее или светлее окружающей древесины (рис. 5,6). Ширина полосок зави..
сит ОТ высоты лучей, а длина от степени совпадения плоскости разреза с
направление\! луча. У некоторых пород (платан, клен, ильм и др.) эти по
лоски на радиальном разрезе образуют красивый рисунок (текстуру).
На тaнreнциальном разрезе сердцевинные лучи имеют чечевицеобраз..
ную форму (рис. 5,в), высота их в зависимocrn от породыI колеблется в широ
ких пределах от 160 мм (у ольхи) до долей МИJL'IИМerpа (у хвойных пород).
Сердцевинные повтореНIIЯ. У некоторых лиственных пород (бере
за, ольха, клен, ива, осина, rpуша, рябина) на продольных разрезах дpeBe
сипы видны буроватые или коричневатые (иноrда желтые), прямые или
изоrнутые узкие полоски, замкнутые контуры, черточки, пятнышки, по ВИ
ду напоминающие сердцевину. Эти образования называются с е р Д Ц е
в и н н ы м и п о в т о р е н и я м и . Ранее считали, что они возникают в ре..
зулътате повреждения камбия насекомыми. Н.Е. Косиченко, В.В. Коровин
полarают, что эти микроструктурные аномалии MOryт быть вызваны и дpy
rими причина fИ. По данным А.Л. Синькевича ширина сердцевинных по
вторений у березы на радиальном разрезе О, 15 0,25 мм, на танrенциалъ
ном 0,35 0,45 ММ, длина находится в пределах 5 12 мм.
На поперечном разрезе сердцевинные повторения также заметны в
виде коротких черточек или пятнышек, расположенных вдоль rpаниц ro
дичных слоев. Чаще Bcero сердцевинные повторения встречаются в ниж"
ней части стволов указанных лиственных пород. Иноrда их можно обна
ружить и у хвойных (пихта). В центральной части ствола количество серд..
цевинных повторений больше, чем в периферической зоне. У березы, оль
хн, rpуши сердцевинные повторения встречаются настолько постоянно,
что MOryт служить диаrностическим признаком породы.
Сердцевинные повторения ухудшают качество шпона и изrотовляе
мой из Hero фанеры; поэтому они под названием про ж и л к и рассматри"
ваются среди пороков древесины (см. rл. 7).
Сосуды. Эти элементы строения древесины характерны только для
лиственных пород. Они часто хорошо заметны на поперечном разрезе в
виде отверстий окруrлой формы. В растущем дереве по сосудам, имеющим
форму трубок, поднимается вода с растворенными в ней минеральными
веществами из корней в крону. Сосуды подразделяются на к ру п н ы е,
леrко обнаруживаемые невооруженным rлазом, и м е л к и е, не различи
мые без микроскопа.
Крупные сосуды чаще сосредоточены в ранней зоне rодичных слоев,
образуя на поперечном разрезе сплошное кольцо сосудов (например, у дy
ба), реже крупные сосуды распределены по rодичному слою равномерно
25
(например, у rpeUKoro ореха). Собранные в rpуппы мелкие сосуды (при Ha
личии крупных сосудов в ранней зоне) сосредоточены в поздней зоне, rде
они заметны невооруженныM rлазом блаrодаря более светлой окраске. Ec
ЛИ крупных сосудов нет, мелкие сосуды у большинства пород рассеяны по
всему слою; однако их количество и величина несколько уменьшаются по
направлению к внешней rpанице слоя.
По расположению сосудов в древесине лиственные породы подраз
деляют на к о л ь Ц е с о с у д и с т ы е , с кольцом крупных сосудов в ранней
зоне rодичных слоев и р а с с е я н н о с о с у Д и с т ы е, у которых сосуды
независимо от величины распределены по rодичному слою более или Me
нее равномерно (рис. 6,r).
....... .." .... ......... .
.........ciLr " . ,' ,,01 iI. _.i,; . "
"..' ". ......' .1 ., . ..-
...: '00:0 :/ :: : < : :::;. ;.;: o i'<
. , .:.. ';W.."! '.., .J . ":..". r.-:' ; ... \. .\ :,,': ":'" .. '. .
... '" ..1':..... ..\:' ..:". .....r:., "..J Jw.. ... .,.. 1
. ,:..'t ",, 'f'.l- ").-': .;"""' I.,iot'f! ." t:t'.( ,... ."
. (..';'..'i\......Gr\.II'"" . '. r' . ." ..:\4't....
'.' . ,. j';:':"" '.("f{,'... .', . ,;, , ......I.::...;...- '
;.. :::: r. ' х .. . II . & .; ;..
,:. ". "1D' i'''....А.....".,:-,. . 2
4/'. '.. :'.. '. ". .,... . "'........ -.. . s. .I.
. .. ...... .. ..,. \....."'\... ,... ..I! ..:. !...:,.I;.
б "!':
.....:Ь,. . .:;;"..' 'C': . ;'''J, -4 ..
.......J..,..,.;. ,,;"":t- r .. :' oo. ','$:,;lr7'....- ',. c."..
..::. 'I.r":.oo ..) . ." <щ
8.. .. ., ........ ";,.. ,..... -.. <
. . : .... .. :;-,' , .. ;.. :!-.. . ...;..,\;;: -:;:. : . .. ' ,:
. I (... ,. .':'...8 .......'1.":'....... .., ..' ".'
. 1).. О.' -. ," .' - ... i.. .. .....:. · ......0:' 1
1 У' ..... ..... . .".. . ..'" _.,!-..
:: ::; . ) .: , . ;p :-. 5 /: ' ;, , :; .
':: ., , ",; :,. I' . . .4;t.." l' ,.',. " .....; ..., .:. .:-...:T ..
,::I':..i... !.d; ?' O ..ooOoo..- i .
.o -:, . ;v . ..:. V I."2
. . !.' ,...'. "... . ..! ..' '..: , . ir. ".. оо.
::"" . .....'" ;.,:.."...:-*sa. ,.....,tI. ., ;.."\t.:..:
. '.; ...:;. .-;,:. .', · ,: . ...-. .:t.
,.!',А,.....,.,. .,
. . . .: . .: w} ..... ! .ff.:.. :i.... -;.-.. ...
. ', .. :J.-..' .-;; ::. :.-ы:. -.:. .t .;.; ;. . : : !: >.
-.. ....."'.1 ",..O... .tJ .,. ,.'.--" ......,-..,.
' :.; .;:; : . ':' <).' :;;i:i;: ;: .,:; . .:::::: J
......: .-!...,.."... .. .".... \,; .. ..,.. .. :.,!,:
.J':.:.,.:'.'",,''' ''''.'.'..': ........'- .'."' -:.:1:, . ...a ..
. ....... ';......t:.. .;.., '';'. .'-'..4- '.'1-'." . :-'.- :.' ·
. ;;:: :. ,.:" ". : . Z:: \;::;;. ';' .l-; :"'.. :''' '. .
."'....,...r.,..'..' .....oIIi'""'. '.,J-o- -;,.. .",. ....... -
':- ,. ;:'::'i :.o/ :.....: ..1;:..:. ..";. }/:: ., : . ..
. :' t;".j: ,,-.. ;..\ .'r. '."l" \...<.:.-:;".t":. . ,.'1.'. 1
. :( . ';' . .:"': . .... . !-.." : '.. .... . '..' ' ,!:
.:. : ... .'J ' -. ..... '.; ".';. , ::::?: :;, . "! .
в 2
Рис. 6. Схемы расположения сосудов в древесине лиственных пород: ..
й, б, в кольцесосудистые породы с радиальной, танreнциальной и рассеянной rpулпировкой
мелких сосудов в поздней зоне; z рассеяннососудистая порода:
1 мелкие СОСУДЫ в поздней зоне; 2 крупные сосуды в ранней зоне; 3 широкие сердцевmrnые лучи
Резкая разница между ранней и поздней зонами обусловливает xo
рошую видимость rодичных слоев у колъцесосудистых пород. В то же
вре 1Я у рассеяннососудистых пород нет различия \{ежду этими зонами,
rодичные слои имеют однородное строение, и rpаницы между ними плохо
заметны;.
Кольцесосудистыми среди наших лиственных пород являются дуб,
ясень, каштан съедоБныI,, вяз, ил:ьм, караrач, бархатное дерево, фисташка
и некоторые дрyrие. К рассеяннососудистым относится большинство лист
венных пород, среди них с крупными сосудами rpецкий орех и хурма, с
26
:м:еЛКИ 1И остальные: береза, осина, ольха, липа, бук, клен, платан, тополь,
ива, рябина, rpуша, лещина и др.
Среди кольцесосудистых можно выделить породы с р а Д и а л ь
н ы м расположением (рис. 6,а) rpупп мелких сосудов, напоминаlОЩИХ
язычки плаЬ-lени (дуб, каштан съедобный), танrенциаЛЬНЫl\1 расположе
нием (рис. 6, б) этих rpупп, образующих вытянутые ВДОЛЬ rодичных слоев
сплошные или прерывистые волнистые линии (ильм, вяз, берест), и бес
порядочным расположениеl\1 (рис. 6, в) rpупп мелких сосудов в виде OT
дельных светлых черточек или точек (ясень).
На продольных разрезах сосуды, особенно крупные, за lетны в виде
бороздок. Сосуды редко ПРОХОДЯТ в стволе cтporo вертикально, поэтому на
продольных разрезах бороздки обычно короткие, так как в разрез попадает
только часть сосуда. Диаметр крупных сосудов 0,2 0,4 мм, мелких 0,016
0,1 M M. Длина сосудов обычно не превышает 10 см, но У дуба достиrает
3,6 м, а у ясеня иноrда доходит до 18 1.
По радиусу ствола в направлении от сердцевины к коре размер cocy
дов увеличивается, достиrает маКСИ 'lУl\fа, а затеl\f остается постоянным или
несколько уменьшается. По высоте ствола число сосудов и площадь их ce
чения возрастают по направлению от КО IЛЯ К вершине.
Сl\10.1яные ходы. Эти эле lенты строения древесины присущи ТО..1Ь"
ко хвойным породам. Они представляют собой наполненные смолой KaHa
ЛЫ, пронизывающие древесину сосны, кедра, Jшственницы и ели (у oc
тальных хвойных пихты, тиса и можжевельника их нет). Невооружен
ным rлазом можно обнаружить только вертикальные Сlvl0ляные ходы, а
связанные с ними rоризонтальные ходы видны лишь под микроскопом.
Смоляные ходы заметны на попереЧНО 1 разрезе в поздней зоне rодичных
слоев (у сосны и кедра здесь сосредоточено 2/3 общеrо их КОfJичества) в
виде белых точек, а на радиальном и танrенциальном разрезах В ВИ,dе Te f
новатых продольных черточек и линий. Наиболее крупные СМО..lяные ходы
у кедра, их ДИ lетр в среднем 0,14 Ml\f, У сосны 0,1 мм, У ели 0,09 мм, у ли
ственницы 0,08 ММ. Длина ходов колеблется в пределах 1 О 80 см, причем
в верхней части стволов ели и лиственницы их длина примерно в 2 раза
меньше, чем в нижней.
По количеству смоляных ходов на первом месте стоит сосна, далее
следует кедр, 'Затем лиственница и ель. У двух Пос..lедних пород смоляные
ходы занимают не более 0,2 % общеrо объема древесины. Однако и у по
род с крупными и мноrочисленным:и смоляными ходами они занимаlОТ
менее 1 % общеrо объема древесины.
27
4. Определение породы по I\lакростроевию древесины
Каждая порода отличается строением древесины, тесно связанным с
ее свойствами. Оценка физико механических и технолоrических свойств
древесины с достаточной для практики точностью может быть сделана по
справочным данным, если известна порода.
Для установления рода, а иноrда и вида древесноrо растения (иден
тификации пород), используют признаки, характеризующие макрострое..
ние древесины. В число таких признаков входят: наличие ядра; ширина за
болони и степень резкости перехода от ядра к заболони; степень видимо
сти rодичных слоев и их очертания на поперечном разрезе; четкость rpa
НИЦЫ между ранней и поздней древесиной rодичных слоев; наличие, раз
меры, окраска и количество сердцевинных лучей; размеры, характер rруп..
пировки и состояние (пустые или заполненные) сосудов в древесине лист
венных пород; наличие, размеры и количество вертикальных смоляных
ходов в древесине хвойных пород; сердцевинные повторения в древесине
некоторых лиственных пород.
Кроме этих основных признаков, при определении пород учитывают
некоторые дополнительные признаки. Необходимость использования до..
полнительных признаков возникает в тех случаях, коrда основные призна
ки выражены нечетко. К дополнительным признакам относятся пвет,
блеск, текстура, плотность и твердость.
Древесина некоторых пород обладает характерным цветом, что по..
зволяет леrче определить породу. Однако не всеrда цвет древесины \fОЖет
служить достаточным основанием для идентификации породыI. Дело в том,
что нормальная окраска древесины может изменяться под Действием
внешних физико химических факторов, а также вследствие поражений
rpибами. Значительно меньшее диаrностическое значение имеет блеск
древесины.
При перерезании анатомических элементов на поверхности продоль
ных разрезов образуется тот или иной рисунок. Особенно характерный ри..
сунок Т е к с т у р у образуют сердцевинные лучи. Например, по текстуре
поверхности танrенциальноrо разреза бука (см. рис. 5, в) эта порода опре
деляется безошибочно. Иноrда в качестве дополнител.ьноrо признака при
влекаются связанные между собой свойства плотность и твердость дре..
весины. Примерная оценка плотности (массы) и твердости образцов может
быть особенно полезна для определения рассеяннососудистых лиственных
пород, основные признаки которых часто недостаточно ярко выражены.
В качестве пособий для определения отечественных пород можно
использовать достаточно полные сводки макроскопических признаков и
определители, составленные С.Н. Абраменко (1935), В.Н. Сукачевым
(1940), С.И. Ваниным (1940), Л.М. Перелыrиным (1948), В.Е. Вихровым
(1959), Б.И. Цыбыком (1963) , Б.Н. YrO:IeBblM (1965).
28
5. Микроскопическое строение древесины
Уровни ftlикроскопическоrо строения древесины. В отличие от
макростроения, особенности KOToporo можно обнаружить невооружеННЫ\1
rлазом, более деятельно строение древесины исследуют с помощью МИК
роскопов. Соrласно современной материаловедческой классификации
микроскопическое строение древесины можно рассматривать на трех
уровнях. М е з о с т р у к т у р а охватывает объекты с поперечными разме
рами от 1 О МКМ ДО 500 мкм И более. М и к р о с т р у к т у р а представлена
объектами размером 100 нм 1 О МКМ. Н а н о с т р у к т у р а включает объ
екты размером 1 нм 100 НМ.
Способы исследования )lIfкроскопическоrо строения древесины.
Строение древесины можно исследовать с помощью микроскопов на сре..
зах толщиной порядка 10 МКМ. Широко применяют световые (фотонные)
микроскопы с увеличением в десятки и сотни раз. Предельное полезное
увеличение таких микроскопов составляет 2000 раз. При больших увели
чениях из..за дифракции, обусловленной волновой природой света не yдa
ется различить дополнительные подробности структуры объекта. Разре
шающая способность микроскопа, определяющая минимальные размеры
обнаруживаемых деталей препарата, равна половине длины волны элек
тромаrнитных колебаний. При использовании видимоrо света разрешаю
щая способность микроскопов составляет 0,15 0,2 мкм (1500 2000 А)..
Применяя невидимые у л ь т раф и о л е т о в ы е лучи, И fеющие меньшую
длину волны, разрешающую способность можно несколько увеличить; в
ЭТОl\<f случае изображение приходится фиксировать на фотопленке.
Используя п о л я риз а Ц и о н н ы е микроскопы, отличают анизо..
тропные тела от изотропных. При расположении поляризационных призм
под уrлом 900 все поле зрения темное и светятся только анизотропные
элемеmы, двоя ко преломляющие лучи.
Окрашивая срезы, получают Ц в е т н ъl е 1 и К р О Х и м и ч е с к и е
реакции, позволяющие судить о составе и распределении веществ, сла
rающих исследуемый объект. Для этой же цели используют л ю м и н е с ..
Ц е н т н ы е микроскопы, которые дают цветные изображения из за спо
собности входящих В древесину веществ (в натуральном виде или после
окрашивания флюрохромами) по"разно IY светиться в ультрафиолетовых
лучах.
С 50 x rодов прошлоrо века широко развернулись исследования
строения древесины с помощью э л е к т р о н н ы х микроскопов. В этих
приборasх вместо видимоrо света используют электронныIe лучи, имеющие
rораздо меньшую длину волны. Применяются просвечивающие (ПЭМ) и
· 1 А (aHrcтpcM) == 0,1 нм (нанометра) == 104 \.tKM (микрометра) == 10 lO М.
29
растровые (РЭМ) электронные микроскопы. Разрешающая способность
ПЭМ у современных моделей достиrает 0,1 0,2 нм (1 2 А).
Растровые, или сканирующие (от анrлийскоrо "CKaH ' просматри..
вать), электронные микроскопы имеют меньшую разрешающую способ
ность (2 3 им), но они дают трехмерное изображение, выявляющее rлу
бину структурных элементов
для исследований с помощью ПЭМ применяют ультратонкие (тол--
щиной 25 70 нм) срезы или реп л и к и слепки с объектов. Для увели
чения контрастности изображения ультратонкие срезы обрабатываются
веществами, образующими электронноплотные соединения. При использо..
вании реплик контрастность достиrается напылением в вакууме слоя уrле..
рода и последующим нанесением под yrлом (отrенением) труднопроницае
Moro тяжелоrо lеталла (хрома, платины, золота и др.), который слоем He
равномерной толщины откладывается на рельефной поверхности реплики.
При использовании РЭМ на сухие объекты наносят мелкозернистый
слой тяжелоrо Meтa..wa. Для предотвращения искажений структуры при
сушке объекты замораживают в жидком азоте.
Описание строения древесины, приводимое ниже, основано на дaH
..
НЫХ, полученных всеми видами микроскопии, а также на результатах ис
следования тонкой структуры древесины химическими и физическими Me
тодами.
Новые возможности открывает использование микроскопов,
снабженных вычислительными устройствами для количественной оценки
структуры объекта (I01идж анапиз), томоrpафов. В последнее время лабо--
ратории оснащаются атомно..силовыми и сканирующими туннельными
микроскопа..\fИ с высокой разрешающей способностью.
При последующем изложении вопросов, связанных с анатом:ией дре..
весины, использована в основном терминолоrия, рекомендуемая Между
народной ассоциацией анатомов древесины (ИАВА) и введенная в отече..
ственную ботаническую литературу А.А. ЯцеНКО Х\fелевским [89].
Растительные К.тIетки. Все растения состоят из клеток, в которых
живое содержимое про т о п л а с т заключено в о о л о ч к и . По фор..
ме растительное клетки делят на две основные rpyпnы п ренхимные и
прозенхимные.
Пар е н х и м н ы е (от латинскоrо "пар" равный и rpеческоrо "эн"
хима" налитое) клетки имеют окрyrлую или мноrоrpанную форму с при..
мерно одинаковыми размерами по трем направлениям (0,01 0,1 M r), обо..
лочки клеток обычно тонкие. Про з е н х и м н ы е (от rpеческоrо "прос"
по направлению к...) клетки имеют сильно вытянутую, напоминающую BO
локно, форму (диаметр таких клеток 0,01 0,05 ММ, длина 0,5 3,0, иноrда
до 8 IM) И часто утолщенные оболочки.
Древесина растущеrо дерева, в основном (на 90 95 %), состоит из
мертвых клеток и лишь часть клеток (паренхимные) сохраняет живой про
30
топласт. Длина большинства клеток ориентирована в направлении про
дольной оси дерева.
Совокупность клеток одинаковоrо строения, выполняющих одни и
те же функции, образует ткани. В растущем дереве представлены сле..
дующие типы тканей: п о к р о в н ы е , расположенные на самой поверхно
сти растения; м е х а н и ч е с к и е, придающие прочность телу растения;
про в о Д я Щ и е, служащие для проведения воды с растворенными в ней
питательными веществами; з а п а с а ю Щ и е, являющиеся хранилищаЬfИ
запаСНЬLХ питательных веществ (сахаров, крахмала и др.); о б раз о в а -
т е л ь н ы е, функция которых образование новых клеток путем 1Horo
кpaTHoro деления; а с с и м и л я Ц и о н н ы е, усваивающие уrлекислоту в
процессе фотосинтеза. Ассимиляционная ткань наибольшеrо развития
достиrает в листьях. Древесина включает проводящую, \1еханическую и
.
запасающую ткани, в коре к ним присоединяется покровная ткань; ме..
жду древесиной и корой находится тонкая прослойка образовательной
ткани (каl.Iбия).
К а м б и й состоит из двух типов живых начальных клеток BepeTe
новидных и лучевых инициалей. от первоrо типа инициалей, имеющих
сильно вытянутую в одном направлении форму, в древесине и коре обра-
зуются анатомические элементы, ориентированные вдоль оси дерева. От
BToporo типа инициалей, имеющих примерно одинаковые размеры по всем
направлениям, образуются элементы, расположенные в растущем дереве
rоризонтально. Преобладают веретеновидные инициали.
В период активности камбия инициали вытяrиваются в направлении
радиуса ствола и делятся танrенциальными переrородками. При этом одна
из вновь образовавшихся клеток остается камбиальной, а дрyrая, после
еще одноrо двух делений, становится клеткой древесины или луба коры. В
сторону древесины клетки откладываются в 4 6 раз чаще, чем в сторону
коры; поэтому древесины в стволе значительно больше, чем луба.
В связи с приростом древесины по радиусу ствола увеличивается и
длина окружности, которую должен охватывать слой камбия. Это достиrа
ется rлавным образом за счет увеличения количества камбиальных клеток,
вследствие их деления ПРОДОЛЬНЫ IИ радиальными или косорадиальными
переrородками. Образующиеся в последнем С.:Iучае короткие клетки вкли"
ниваются своими концами между уже имеющимися камбиальными клет
ками ("скользящий рост"). Кроме Toro, происходит некоторое увеличение
размеров клеток в танrенциальном направлении.
.
По современным ботаническим представ.аениям древесина комnлеl\сная про
водящая ткань, состоящая из собственно про водящих, а также механических и запа
сающих элементов. У некоторых пород отдельные эле\1енты выполняют OДНOBpe eHHO
несколько функций.
31
в сформировавmейся древесине имеются пустые или заполненные
различными веществами пространства между окрyrленными yrлами кле
тоК.... м е ж к л е т н и к и .
Образование и строение клеточных степок древесины. Во время
веrетации в клетке камбия появляется клеточная пластинка, которая, раз..
растаясь, разделяет материнскую клетку на две дочерние. Эта пластинка
состоит из п е к т и н о в ы х в е Щ е с т в аморфных, rидрофильных и
очень пластичных. Затем по обе стороны от клеточной пластинки откла
дываются первичпые оболочки, oтrpаничивающие протопласт каждой дo
черней клетки.
Первичная оболочка состоит из отдельных микрофибрилл целлюло..
зы, поrpуженныx в матрицу из преимущественно аморфных веществ.
Ц е л л ю л о з а (от латинскоrо "целлюлаl' клетка) представляет собой yr..
левоДНЫЙ полимер с очень длинной цепной молекулой.
Матрица в начале формирования клетки состоит из п е к т и н о в ы х
.
веществ и r е м и Ц е л л ю л о з веществ, близких к целлюлозе, но OT
личающихся меньшей длиной молекул. В матрице содержится также зна
чительное количество воды. По мере увеличения поперечных размеров,
а затем и длины клеток; происходит поверхностный рост первичных
оболочек, леrко осуществляемый блаrодаря податливости матрицы. В
длину клетки увеличиваются больше, чем в поперечных направлениях,
что, как полаrают, объясняется сдерживающим влиянием целлюлозных
микрофибрилл (от латинскоrо «фибра» волокно).
После окончания роста клетки растяжением начинается образование
вторичной оболочки, состоящей вначале из целлюлозы и rемицеЛЛю..l0З.
Со стороны полости клетки на первичную оболочку слоями откладывают..
ся целлюлозные микрофибриллы. Упрочнение клеточных оболочек проис..
ходит также вследствие их одревеснения, блаrодаря образованию лиrни
на. Сложный неyrлеводныIй полимер лиrнин (от латинскоrо "лиrН f"
дерево) придает клеточным оболочкам жесткость, способность СОПрОТИI}
ляться сжимающим нarpузкам. Лиrнификация происходит на этапе обра..
зования вторичной оболочки. Вначале древеснеет первичная оболочка
(прежде Bcero в yrлах клетки), затем межклеточный слой и в дальнейшем
вторичная оболочка.
Первичная оболочка, содержащая сравнительно мало целлюлозы,
для обеспечения необходимой прочности древеснеет значительно больше,
чем вторичная. У вполне сформировавшейся клетки матрица состоит в oc
новном из лиrнина.
.
С.Р. Лоскутов [46] и друrие авторы используют для названия этих веществ
термин п о л и о з ы .
32
Обоrащенное лиrнином межклеточное вещество и первичные обо
лочки двух соседних клеток образуют с л о ж н у ю с р е Д и н н у ю п л а
стинку.
Изучая срубленную древесину как материал, необходимо иметь в
ВИДУ, что она состоит из клеток с отмершим протопластом, Т. е. только из
одних клеточных оболочек. Оболочка взрослой клеТКI:f в технической aHa
томии древесины называется "клеточная стенка", ее строению и свойства f
посвящены сотни исследований, рассмотренных в известной моноrрафии
[32], и последующие работы.
Основное вещество, слаrающее клеточную стенку и определяющее
слоистость ее строения, целлюлоза. Мельчайшим, но уже различимыrvf с
помощью электронноrо микроскопа структурным образованием является
э л е м е н т а р н а я Ф и б р и л л а , представляющая собой пучок MaKpOMO
лекул целлюлозы. Поперечные размеры элементарных фибрилл колеблют..
ся в довольно широких пределах. Можно считать, что условный диаметр
элементарной фибриллы в среднем равен 3,5 нм, хотя по некоторым дан..
ным наибольший поперечный размер элементарной фибриллы может дo
ходить до 10 ИМ. В состав элементарной фибриллы входит примерно 30
40 молекул целлюлозы. Элементарные фибриллы включают участки с
упорядоченным (кристаллические области) и беспорядочным (аморфные
области) расположением молекул целлюлозы. При этом одна и та же моле..
кула проходит через кристаллические и аморфные области. Протяжен..
насть кристаллических областей (кристаллитов) составляет 10O:t20 им, а
длина аморфных зон 30 40 ИМ.
OCHOBHЫ 1 структурным элементом, XOpOIIIO видимым В электронный
микроскоп, является уже упоминавшаяся м и к р о Ф и б р и л л а. Это лен
топодобное образование, имеющее размеры по толщине 5 1 О им, ширине
1 О 30 им и длине несколько микрометров, включает в себя элементар..
ные фибриллы.
Иноrда выделяют более крупные структурные образования, видные в
обычный световой микроскоп. Это Ф и б Р и л л ы, имеющие поперечные
размеры порядка 400 им и более.
Слоистое строение клеточной стенки можно наблюдать с помощью
CBeToBoro микроскопа. На iикрофотоrpафии (рис. 7), например, показап
поперечный срез древесиныI сосны.
В поляризованном свете обнаруживается неоднородность клеточной
стенки. Более детальное представление о строении клеточной стенки дает
электронная микроскопия.
На рис. 8 показана cxe la строения клеточной стенки, предложенная
В. Лизе и несколько дополненная нами.
33
'{'
I
р
м
Рис. 7. Клеточные стенки на поперечном
срезе древесины сосны. Ув. 1250 х (по
В.Е. оскалевой)
Рис. 8. Схема строения клеточной
стенкирахеиды хвойных пород
На каждой "ступеньке" этой пространственной модели часть кле
точной стенки, предшествующая данному слою, удалена. Тонкими ли
ниями показано расположение микрофибрилл.
В нижней части модели изображена тонкая с р е Д и н н а я п л а
с т и н к а М Толщина ее колеблется в пределах 0,5 1,5 МКМ. Срединная
пластинка состоит преимущественно (на 6Q..-..90 %) из лиrнина. Кроме Toro,
здесь содержатся rемицеллюлозы и пектины' а также небольшие количест..
ва кремния и дрyrих минеральных веществ. Срединная пластинка отличает
ся довольно большой пористостью: капилляры занимают примерно 20 % ее
площади [32].
Первичная оболочка Р также тонкая. В природном сыром со..
стоянии толщина ее О, 1 0,5 МКМ, в сухом состоянии она примерно в 3
раза меньше. На рис. 9,а показано беспорядочное расположение
микрофибрилл в первичной оболочке после ее делиrнификации. Между
целлюлозными микрофибриллами находится лиrнин. В "сложной
срединной пластинке" ero содержится примерно 70 %, целлюлозы около
1 О о о, а остальное rемицеллюлозы и пектин.
В т о р и ч н а я о б о л о ч к а S по крайней мере в 1 О раз толще пер..
ВИЧНОЙ. Она характеризуется спиральным расположением микрофибрилл
под разными yrлами к продольной оси клетки. В тонком в н е ш н е м
с л о е S. (ero толщина примерно такая же, как у оболочки Р) можно Ha
блюдать несколько слоев ламелл с перекрещивающимися спиралями
микрофибрилл под уrлом к оси клетки примерно 600 у хвойных (рис. 9, б)
и около 450 У лиственных пород. Кроме Toro, у некоторых хвойных по
З4
род (например, лиственницы) встречаются микрофибриллы, направленные
почти перпендикулярно к оси клетки.
В мощном с р е Д н е м с л о е 82, включающем в себя десятки ла
мелл, микрофибриллы расположены в виде правонаправленных (z
образных) спиралей с очень небольшим yrлом наклона в 5 15° (редко дО
ЗОО). На рис. 9, в показан слой 82 с микрофибриллами, вытянутыми почти
вдоль оси клетки.
Во в н у т р е н н е м с л о е SЗ, толщиной Bcero лишь 0,1 0,2 мкм,
микрофибриллы расположены по полоrим спиралям с уrлом наклона 50
900. На рис. 9, z показан слой, на поверхности KOToporo видиы отдельные
бородавки. Эти бородавки встречаются у ряда ПОРОД и образуют так назы
ваемый бородавчатый слой W, состоящий из лиrнина, rемицеллюлоз и
простых белков протеинов.
Матрица вторичной оболочки, окружающая целлюлозные микро
фибриллы, включает в себя те же вешества, что и в первичной оболочке.
Однако по сравнению с оболочкой Р содержание лиrнина в оболочке S
уменьшается, а целлюлозы и rемицеллюлоз увеличивается. В матрице
имеются пустоты, которые MOryт заполняться БОДОЙ. Она может находить
ся и в самих микрофибриллах. По измерениям П.Н. Одинцова и
п.п. Эриньша объем капилляров в насыщенных клеточных стенках древе..
сины ели составляет 0,3 cM3/r, диаметр большинства капилляров 5 6 ИМ.
Имеющиеся в литературе сведения о размерах капилляров весьма
разноречивы, так как они зависят от применяемых методов исследования,
породы и состояния древесины. Так, по HeKOTOpbIl\1 данным диаметр Ka
пилляров может доходить до зо. 40 им.
В абсолютно сухих клеточных стенках капилляры практически OT
сутствуют. Внутренняя поверхность абсолютно сухой древесины, COCTaB
ляющая примерно 1 м2 на 1 r ее массы, немноrим больше внешней поверх
ности клеточных стенок [32].
Таким образом, наноструктура древесины состоит из трех rpупп био
полимеров: целлюлозы, выполняющей роль каркаса, а также лиrнина и re
мицеллюлоз, образующих соrласно п.п. Эриньшу, матрицу с взаимопро
никающими сетками из химических и физических связей. По современным
данным микроструктура клеточных стенок включает линейно ориентиро
ванную целлюлозу и самоподобный (фраk7альный) ветвистоrо вида лиr..
нин (СМ. рис. 1 О).
Вторичная оболочка имеет yrлубления пор ы . Обычно рассматри
вают пару пор, находящихся дpyr против дрyrа в соседних клетках. Между
полостями пор находится мембрана, образованная lежклеточныM вещест
вом и первичными оболочками. Если вторичная оболочка нависает над по
лостью поры В виде свода, то пора называется о к а й м л е н н ой. При от..
сутствии TaKoro свода пора называется простой. Вид окаймленных пор
(мембраны удалены) на радиальных стенках трахеид показан на рис. 11.
Иноrда встречаются п о л у о к а й м л е н н ы е поры, И!\1еющие свод только
в оболочке одной из двух соседних клеток.
-. ... !'J' :- ".... 1- -' ..' .:... :. "ri '1
. !.., ... ... . "'. 1 :' -'t.>;.... . ..;:
."" o. ;; # r.. o , .
'<; _. ...... "":- "," "" ': r
, ".У'. ,,-.#'1... . . .... ' '.
... .J. . !\ .. Jt' ,. '00"""; .!t..
. ,:",,' \ !f' " - 'д"'""; ::' ., <.
. ",'_" " . 0'0 ..).; ....
:. . о :o..\ o ,: .. ;."' rI. . ....
".. ..vt. ",' --;":* .-;. .
': ..... ..... ....8<11':.1.."".;., \ )';:='-' . : .,n.'\ i!
.. . ---.., :\; , .
t---,. . ..,. ..: . ..' -"'}' .'
.' \.... .... i" ' '-l '"
I ' ., - ,?r "",""":t!:lc ... .... '
''"JO.._ ..... '.. с;.- ...
... ... .. . . ".а"""
. '" & .. ..", .....
, , " ..."'.......J:" ..:.. -.1'" " ... .
""", .,..\-" $ .....,,.
,," ,..... \ );'.'..
-';t\ . "':l:.. ""! .T- -"ОС" J.
.X* #
.. "' :: . .. . '
., 4 \ '.Ч.. j"'> 7"" 0"0
. .. --' i '''''''' i " . , "",..,
. ,.... ... ;
..' Щ:-.. ":.......,......".,..,..:- .....
. .,\ ..... , .' .. . :;JO
"" . ". ' .
а . :-:;-f" .. j . ;:: 'I .' - ,
.:.... , ,. .. а .......
., ............ I . ..
35
'. ....
.;
. .
... - '
...
..J
r.
*'"
"
...
' .
,..
. .,... ......
. ...
.
".
-r
.'"
.
.
" ..
уо!
. .
.
..,)
t
...
е- '
'fIV' .. ,
........
'.
..
..'"
, ,..
l'
-1" "
I ir
{ 1
I . {
I J.
I I . '/
. . r r
11. .j
i :1 . J
1 \
.ц i
. l; ,t
i Рис. 9. Расположение
f мик..
1 . , рофибрилл в различных сло..
,. f.,
.( 1, 1 : ях клеточной стенки трахеид
, i J . . , 1 на электроноrpафиях реплик,
.ft I 1 ,/ . ПЭМ (о, б, в по З.Е. Брян"
11 ,.."
. l' (, ... цевой, z по В. Лизе):
. '1 ....
. . f., ."
. .
1 о а) Первичная оболочка Р. Лист-
. \. венница. Ув. 5700х; б) Внешний
.. слой 5. вторичной оболочки.
. ,\: ... r't. Лиственница. Ув. 7500х; в)
J
,
'" ," ., Средний слой 52 вторичной
--.(.'1' :J"' оболочки. Л иственницз. Ув.
<
.. .' 9000х; z) Внутренний слой 5)
,;: о-
...... вторичной оболочки, видны 60"
".... .: .... #
, . l . родавки. Сосна, Ув. lOOOOx;
-11,'
.", \.
..
. 7'
.J!o .
.," . .ir'
) о .. ( ,
'" .
h 2 . "'. :,
'1'0 "
,. . . t
:"'Nt ..
36
,/А
.. .,.
.
.
..
..
- . .
. .. .
. , .
;;е.
.
..
...,
,
....
. .'
. ,' 1-
..
..
.. ф
..., . " ........
.. . . - ,
,-,,,. -
-." .-
- . ."
- &
.
.
..
.
.
.,
,
Рис. 10. МОДСЛЬ фраrмента материала клеточной стенки древесины как симбиоза ли
нейной целлюлозы и фракталыlrоo ветвистоro вида лиrнина (по я. rравитису [94])
..1f.... -
,.
.
.
r.
- ,
.!
I
1
Рис. 11. Взаимное расположе..
ине трахеид с окаймленными
порами на радиальных стенках.
Сосна. РЭМ. Ув. 850х [По 92]
В центре мембраны в
окаймленных порах у дpe
весины хвойных пород име..
ется yrолщение самой раз
нообразной фОр ffiI торус
(рис. 12). Часть мембраны,
окружающая ТОРУС, назы
вается краевой зоной. Она
хорошо прониuаема, раз
мер отверстий доходит до
200 НМ. В лиrнифицирован
ном торусе отверстия
обычно отсутствуют. Bxoд
ное отверстие поры может
иметь не только окруrлую,
но и щелевидную форму.
Строение древе..
сипы хвойных пород.
Образованная камбием
так называемая BTO
ричная древесина у :- :{
.... .. . \,
хвоиных пород состоит
из оrpаниченноrо Ha
бора анатомических
элементов. Они opra
низованы в довольно
упорядоченную мезо.. \ '
структуру, которую" '4
целесообразно изучать, , . ...
выделяя элементы, выполняющие в стволе живоrо дерева преимуществен
но одну из трех физиолоrических функций.
Объемная схема (рис. 13) показывает, что древесина сосны типич
ной хвойной породы, состоит из двух взаимопроникающих систем клеток,
расположенных вдоль и поперек
оси ствола. Проводящую и Mexa
ническую функции выполняют
прозенхимные клетки с отмершим
протопластом трахеиды, кото..
рые в растущем дереве располо..
жены rлавным образом верти..
кально. Они составляют основ..
ную долю (90 % и выше) объема
древесины. Запасающую функ
цию выполняют живые парен
ХИМные клетки.
Рис. 12. Радиальный разрез
окаймленной поры. Часть
мембраны и торуса удале-
на, РЭМ. Ув. 3200х По [92]
. '1
. ' -
..
'\:
- .
1: .;
Рис. 13. Схема ми кроскопическоrо
строения древеСI-IНЪJ сосны (по
В.Е. Вихрову):
1 rодичный слой; 2 сердцевинные лучи;
3 вертикальный смоляной ход; 4 ранние
трахеиды; 5 поздняя трахеида; 6 окай
мленная пора; 7 лучевая трахеида; 8
мноrорядный луч с rоризонталъным смоля
НЫМ ходом
. . .
37
-
, ...
.к 't'
-. \ , ., ' "
.', '\. . '. ':':>.'
,; '.
" .. ..w..':'
...
..
",. ..
"
..... :
.
. .,д.,..' ' :..,. '4t
.... 0;" _
.
.
,,""".. .
'\ а:
t;." :\, .
.....
t
. ,.
, ос
, .
"t '
\..
tl>r
. "
" j
...
.7'"
,..
lf
iI
.,
q
1I
I
.q
&-t;
t
\
8
38
т р а х е и Д ы. У всех ХВОЙНЫХ ПОРОД трахеиды (от rpеческоrо "тpa
хейа" дыхательное rорло и "эйдос" вид) имеют форму сильно вытя
нутых волокон с одревесневшими стенками и кососрезанными концами.
На поперечном разрезе по форме они у большинства пород близки к пря
моуrольникам (иноrда квадратам), а у лиственницы к пяти или шести
yrольникам. !рахеиды собраны в радиальные ряды. В каждом таком ряду
крупнополостные трахеиды с относительно тонкими стенками сменяются
. трахеидами, отличающимися малыми полостями и толстыми стенками.
Первые из указанных клеток образуются в начале веrетационноrо периода
и называются р а н н и 1\1 И трахеидами; они вьшолняют В OCHOBH01\.1 прово
дящую функцию. Вторые появляются в последующей стадии веrетацион
Horo периода и называются поздними трахеидами; это преимущественно
механические элементы. Современные представления о причинах образо
вания ранних и поздних трахеид на примере соснь] и лиственницы pac
смотрены r.Ф. Антоновой [2].
В табл. 3 приведены по [74, 22, 39] средние значения сильно измен
чивых размеров трахеид, полученные В.Е. Вихровым, А.Н. rapTMaHoM,
Т.А. Мелеховой, В.Е. Москалевой, Л.М. Перелыrиным и др.
3. Размеры трахеид некоторых хвойных пород.
Порода Поперечные размеры трахеид, мкм Длина, мм
радиальный танrенциальный толщина стенки
Лиственница 52,4 64,3 / 21,8 23,5 32,0 42,8 / 27, 39,3 2,0 3,4 / 6, 1 11,6 2,5 5,7
Сосна 40,9 43,l / 19,7 22,1 29,4 35,6 / 32,5 34,4 1,5 3,4 / 3,8 8,5 2,5 2,7
Ель 34 45 / 18 22 34,1 /29,2 1,8 3,0 / 5,0 6,3 4,7
Пихта 24 45 1,7/3,8 2,6 4,1
...
в числителе размеры тра.хеид ранней зоны rодичноrо слоя, в знаменателе поздней.
Отношение радиальноrо размера клеток к толщине стенок у ранних
трахеид в несколько раз больше, чем у поздних. Как видим, длина трахеид
у отечественных хвойных пород равна обычно 2,5 4,5 ММ, однако у сек..
войи она достиrает 7,4 мм [99]. Средние поперечные размеры трахеид при..
мерно в 100 раз меньше их длины. РазНИЦЫ в длине ранних и поздних тра..
хеид почти не наблюдается. Различия в строении ранних и поздних тpaxe
ид показаны на рис. 14, й, б.
В ранних трахеидах на радиальных стенках, особенно у концов (He
сколько закрyrленных), находится множество (70 90) крупных окайм
ленных пор с окрyrлыми отверстиями. В поздних трахеидах поры распола
rаются не только на радиальных, но иноrда и на танrенциальных стенках.
Однако у этих трахеид поры мелкие, обычно имеют щелевидные отверстия
и количество их у сосны и ели в 3 4 раза, а у лиственницы почти в 11 раз
меньше, чем у ранних трахеид. Диаметр окаймленных пор у разных пород
колеблется от 8 до 31 мкм, а диаметр отверстия от 4 до 8 мкм [56]. Между
окаймленными порами у ранних трахеид сосны встречаются поперечные
образования (крассулы).
39
в окаймленных порах мембрана иноrда отклонена от центральноrо
положениями, и торус закрывает отверстие окаймленной поры. Количество
таких закрытых пор, проникновение жидкостей через которые затруднено,
в ранних трахеидах ядра (спелой древесины) растущих деревьев значи
тельно больше, чем в поздних трахеидах. По исследованиям В.А .Баженова
(1952) и дрyrих [50, 78] в сухой древесине существенных различий в по..
ложении торуса в трахеидах ядра и заболони не наблюдается.
1
2
3
1
2
3
О
О
00
ее
@
1 @
о"
00
О
О
О
eeQ
@
-@
@
@
е
1
2
. а 5
Рис. 14. Анатомические элементы древесины хвойных пород (сосна):
а ранняя трахеида (радиальный разрез): 1 крупная окаймленная пора; 2 мелкая окаймлен
иая пора; 3 простая (оконцевая) пора в месте контакта с сердцевинными лучами; б поздняя
трахеида (радиальный разрез); в смоляной ход (поперечный разрез): 1 клетка сопровож
дающей паренхимы; 2 мертвая пустая клетка; 3 выстилающая клетка (эпителий); 4 серд-
цевинный луч; z сердцевинный луч (радиальный разрез): 1 лучевая трахеида; 2 паренхим
ные клетки; д сердцевинный луч с rоризонталъным смоляным ходом (танrенциалъный раз
рез): J сердцевинный луч; 2 rоризонталъный смоляной ХОД
Пар е н Х и м н ы е к л е т к и . Эти клетки в древесине хвойных по
род входят rлавным образом в состав сердцевинных лучей (лучевая дpeBe
синиая пареНХlIма), а также сопровождают смоляные ходы и представлены
осевой древесинной паренхимой.
40
с е р Д ц е в и н н ы е л у ч и у ХВОЙНЫХ ПОРОД занимают 5 1 О %
общеrо объема древесины, причем верхний предел этоrо диапазона OTHO
сится К древесине лиственницы, сбрасывающей зимой хвою. На попереч
HO ! разрезе сердцевинные лучи состоят из одноrо ряда паренхимных кле
ТОК. На радиальном разрезе сердцевинные лучи по высоте состоят из He
скольких рядов паренхимных клеток с простыми порами.
у лиственницы, сосны, кедра и ели сердцевинные лучи неодно..
родны: по верхнему и нижнему краям их располаrаются rоризонтальные
(лучевые) трахеиды с мелкими окаймленными порами (рис. 14,2). Лучевые
трахеиды некоторых пород отличаются характерными утолщениями CTe
нок. rоризонтальные, также как и вертикальные, трахеиды в растущем де..
реве являются мертвыми элементами. У пихты, можжевельника и тиса лу
чи однородные, состоящие только из паренхимных клеток.
Паренхимные клетки сердцевинных лучей сосны И lеют по одной, а
кедра по две крупные простые ( оконцевые) поры. СоотвеТСТВУlощее ко..
личество пор по ширине трахеид обнаруживается в поле пере креста их с
сердцевинными луча m (рис. 14, а). У остальных наших хвойных пород в
поле перекреста находится по 3 6 мелких простых пор. У сосны, кедра,
лиственницы и ели часто встречаются сердцевинные лучи, которые на TaH
rенциальном разрезе в средней части имеют не одну, а несколько парен..
химных клеток по ширине. В таких сердцевинных лучах проходят rори
зонтальные смоляные ХОДЫ (рис. 14, д).
Сердцевинные лучи в растущем дереве не только хранят запасные
питательные вещества в период покоя, но и проводят растворы веществ в
rоризонтальном направлении в период веrетации. Н.Н. Киселев и
А.Д. Тарабрин (МЛТИ), используя метод \fеченых атомов, показали, что
по сердцевинным лучам проходит вода с растворенным фосфорнокислым
натрием. Однако позднее в опытах r.Б. Кедрова (MrY) с пихтой, можже
вельником и туей было установлено, что rоризонтальный ток жидкостей
осуществляется по радиальной системе ПРОВОДЯIЦих путей через окай м..
ленные поры вертикальных трахеид.
С м о л я н ы е х о Д ы , как уже отмечал ось, из наших хвойных поро
имеют сосна, кедр, лиственница и ель. Они образуют единую смолоносную
систему, состоящую из пересекающихся вертикальных и rоризонтальных
ходов. Эти межклеточные ходы включают три или два слоя клеток. У Bep
тикальных ходов внутренний слой представляет собой к л е т к и э п и ..
т е л и я , выделяющие смолу. За этими клетками, выIтилающимии полость
хода, следует слой пустых м е р т в ы х к л е т о К, а снаружи находится
слой живых клеток сопровождающей паренхимы \рис.14,в).
rоризонтальные ходы проходят в сердцевинных лучах и поэтому состоят
только из клеток эпителия и слоя мертвых клеток. Клетки эпителия имеют
41
тонкие оболочки и выrлядят как пузыри, вдающиеся в канал хода. Коrда
ход заполнен смолой, выстилающие клетки вследствие большоrо давления
сплющиваются и прижимаются к стенкам канала.
Размер полости вертикалъноrо хода в танrенциальном направлении
соответствует примерно четырем трахеидам. В поперечном сечении хода
находится от 4 до 12 клеток эпителия. В сосне и кедре более крупные
клетки эпителия. У rоризонтальных ходов, диаметр которых в 2,5 3 раза
меньше, чем вертикальных, и более мелкие клетки эпителия. Длина клеток
эпителия несколько превышает их поперечные размеры. Мертвые клетки
узкие и длинные, а клетки сопровождающей паренхимы в несколько раз
длиннее мертвых и значительно шире их.
Иноrда встречаются ходы травматическоrо происхождения; они MO
ryr появиться даже у пород, в древесине которых обычно нет смоляных
ходов (например, у пихты). Травматические смоляные ходы крупнее, но
короче нормальных.
О с е в а я Д р е в е с и н н а я пар е н х и м а наблюдается в очень
небольшом количестве у всех хвойных пород (кроме сосны и тиса) в виде
одиночных клеток или вытянутых вдоль оси ствола тяжей паренхимных
клеток. На продольных разрезах клетки древесной паренхимы имеют пря..
моуrольную форму, длина их в 3 4 раза больше ширины.
Строение древесины лиственных пород. Древесина лиственных
пород в отличие от хвойных пород состоит из ббльшеrо набора основных
анатомических элементов и их переходных форм, расположенных менее
упорядоченно.
На рис. 15 показана объемная схема мезоструктуры древесины ти
пичной кольцесосудистой породы (дуб), а на рис. 17 рассеяннососуди
стой (береза). Проводящую функцию у лиственных пород выполняют со..
суды и трахеиды (сосудистые, а также волокнистые), механическую во..
локна либриформа и (или) волокнистые трахеиды, запасающую парен
химные клетки.
С о с у Д ы. Эти специализированные водопроводящие анатомиче
ские элементы занимают довольно большую часть объема ствола, у разных
пород она колеблется в пределах 10 55 00. Сосуды (рис. 16) представляют
собой длинные вертикальные трубки, состоящие из ч л е н и к о в отдель..
ных коротких клеток с широкими полостями и тонкими стенками.
42
TfJPl/od6lи.
. , ....' '>-;- .
5 ': '6 '"
. ....,?,", J
", ...... Cg::, ,
. '. ,... 'C.
j? .." V.! --.,
.],. C .... . .:. --: ..
f.... I "'t; . .;J. . : .t. . . .f:'..: .
.).c -j:. '.'<v.; 'oJ "I. '\' f
..tfY J;", . .1
': . 1 ,: . . f ,,;,,
'" , .. iO"c':" ":N 't.;) 1" '.
...;i 9Э. l." .. .. }, ; }:
, : . "Ch... ' ""' -..f'.'. +!.. .. '.. . "
' ...' "I': I:--:"" "0ct 1'... ,\ ... '" · \
. ...,..-:t "" ';' : ,a:o"' ' '.c(. .""11:""
?\?"; ", '; i$. "' 4o:..." .':. ",\'.. t' .. ., .
1J.',"' "h .!i:",i.....t; .Ji-.;/ " " . . ..".. P. .
7 W'''r t i ; t . " '? 1 ,, ·
I \it '. . ti.. "'-:'''
111 , '.;,i": .. . ,. ' :. ....
2 W: : i' I ' :" f' (1-.. iS! ... .. .. . I
:, J I!'. .{t 'tf;. '. : . i"1!; I
I,: " f 111 1 I'fr..tt1i;') 11 t' I t:
" '! . O . I " :;:
) 1 .' . ' I ; " i I ':::.).
'\ 1 , ' \J 4 I I .1 .,' ' :; :'
I: "" l' ,1 \ '
I '1;1,: \JШ ' ,f;
А . i, 11,1!liiY j I , " I '11,
q , !,I'III III J t' n \\t:J\
6 101, , I I
I I I e
i I t ,\G
if:
-:;:
.
с.'
,:j
...
t_
" Q
000
IJ:)
L.
:.а
1;-
F.=
.:
'l
:'
.
!' 1
i
/,
,
I
I
I
1 I
I f
J
а
1
в
Рис. 15. Схема МИКрОСl\опическоrо
строения древесины дуба (по
В.Е. Вихрову):
1 rодичный слой; 2 сосуды; 3 КРУПНЫЙ
сосуд ранней ЗОНЫ; 4 мелкий сосуд поздней
зоны; 5 широкий сердцевинный луч; 6 уз
кие сердцевинные лучи; 7 JПfбриформ
е
.':
.
, ..
.,!. .
ж.
Рис. 16. OCHoBНble анатомические элементы древесины лиственных пород:
а сосуд из члеников с простой перфораuиеи, коротким клювиком и очередной пcr
рОБОСТЬЮ; б лестничная перфорация; в спиральное утолщение; z тиллы В cocy
дах; 1 стенки сосуда; 2 тиллы; д волокно ли6риформа; е неоднородный cepд
цевинный луч (ива) с лежачими 1 и стоячими 2 паренхнмныии кпетками; ж часть
тяжа древесной паренхимы
43
О размерах члеников в ранних и поздних зонах дают представление
данные [55], приведенные в табл. 4.
4. Размеры члеников сосудов в ранней и поздней зонах rодичноrо
слоя древесины некоторых кольцесосудистых пород
Дуб леший
Ясень обыкновенный
Вяз
ИЛЬМ
Каштан съедобный
анняя
200 400
200 250
200 250
сос да, мкм ина члеников, мм
Зоны roдичноrо слоя
поздняя анняя
30 40 0,39
30 0,23
30
поздняя
0,56
0,27
Порода
300 350
16 30
0,24
0,36
0,34
0,58
Нижние и верхние или кососрезанные боковые стенки этих клеток
частично или полностью разрушаются. При этом обраэуются про с т ы е
(одно или два окрyrлых отверстия) или л е с т н и ч н ы е (ряд щелевидных
отверстий) перфорации.
В крупных сосудах, состоящих из коротких цилиндрических или
бочкообразных члеников, перфорации простые, расположены на попереч
ных стенках. У мелких сосудов с длинными члениками перфорации обыч..
но размещаются на боковых стенках и бывают лестничными.
для большинства пород характерно наличие простых перфораций, у
некоторых пород (береза, ольха, самшит) только лестничных. Сосуды
бука и платана mfеют перфорации обоих типов. Часто членики сосудов
оканчиваются более или менее длинными замКНУТЬNИ придатками
клювиками (рис. 16, а). Стенки сосудов у некоторых пород (липа,
клен) И lеют спиральные утолщения (рис. 16, в). У большинства
пород таких утолщеНИЙ или вовсе нет, или наблюдается слабая спиральная
штриховатостъ [19].
Окаймленные поры, которые также имеются на стенках сосудов,
располarаются в определенном порядке. Чаще всето они образуют
(рис. 16, а) диаrонапьные ряды (очередная поровость), реже короткие TO
ризонтальные ряды (супротивная поровость). Окаймленные поры у cocy
дов отличаются от пор у трахеид хвойных пород меньшими размерами и
отсутствием торуса. Между собой сосуды сообщаются через окаймленные
поры, а с примыкающими паренхимными клетками через полуокаймлен
ные поры (окаймление только со стороны сосуда).
Сосуды в стволе отклоняются от вертикали в танrенциальном и OT
части в радиальном направлениях. Б:Iаrодаря концевым и промежуточным
контактам сосудов создается единая пространственно разветвленная BOДO
проводящая система. Из этой системы ВЫЮIючаются сосуды, в которые че
рез окаймленные поры вдаются выросты rоризонтально расположенных
паренхим:ных клеток т и л л ы (рис. 16, 2). Эти мешковидные образования
с одревесневшими оболочками обычно закупоривают сосуды в процессе
44
формирования ядра. У наших пород тиллы встречаются в ядре акации,
rpецкоrо ореха, дуба, ясеня. Тиллы MOryт появиться И В заболони при рез
ком снижении влажности в сосудах вследствие различия давлений в па
ренхимных клетках и сосудах, деятельности rpибов и вирусной инфекции.
2
Рис. 17. Схема микроскопи..
ческоrо строения древесины
березы (по В.Е. Вихрову):
1 rодичный слой; 2 сосуды;
3 сердцевинные лучи;
4 волокнистые трахеиды
Сосудистые
т р а х е и Д ы. Эти эле
менты являются переход
ной формой между ТИ--
пичными трахеидами и
сосудами. По своей фор..
ме, размерам, расположе
нию пор и наличию у He
которых пород спираль
ных yrолщений они Ha
поминают членики мел..
ких сосудов. Сосудистых
трахеид в стволе сравни
тельно мало, и при опре
делении объема, заним:ае
Moro водопроводящими
элементами, их учитыва
ют вместе с сосудами.
В о л о к н а л и б риф о р м а. Основная механическая ткань либ..
риформ у мноrих лиственных пород занимает наибольшую часть объема
древесины ствола, ее содержание у разных пород колеблется в пределах
35 75 о о. Волокна либриформа (от латинскоrо "либри" лыко и "фор
ма" вид) представляют собой типичные прозенхимные, то есть вытяну..
тые клетки с заостренными концами, узкими полостями и мощными CTeH
ками, снабженными простыми щелевидными порами (рис. 16, д). Поры
расположены под уrлом к длинной оси, количество их невелико. Оконча
ния волокон Moryт быть rладкими, зазубренными или разветвленными.
На поперечном разрезе у большинства пород по внешней rpанице
rодичноrо слоя располаrается узкая полоска из двух"трех рядов радиально
сжатых толстостенных волокон либроформа. Б.. аrодаря этой полоске ro--
дичные слои хорошо различаются.
45
в о л о к н и с т ы е т р а х е и Д ы . Эти элементы, так же как волокна
либриформа, имеют толстые стенки и малые полости; однако поры у BO
локнистых трахеид окаймленные.
Размеры древесинных волокон (либрифорr...fа и волокнистых трахеид)
по данным [74, 22, 39] приведены в табл. 5.
5. Размеры древесинных волокон некоторых пород
ПО оды Толщина стенок, мкм на, мм
Дуб 5,0 1,00
Ясень 2,4 0,96
Акация белая 3,4 0,87
Береза 1,9 3,0 0,31 1,60
Тополь 2,0 0,70 1,60
Осина 20 44 1,5 1,7 0,55 1,60
Иноrда у лиственных пород встречаются так называемые "желатини
зированные волокна". В этих волокнах желатинизированный слой с очень
fалым содержанием лиrнина добавляется к BHyrpeHHeмy слою SЗ клеточной
стенки или \fожет полностью заr...fенять ero (а иноrда и два слоя S2 И 8з).
Пар е н х и м н ы е к л е т к и. У отечественных лиственных пород,
сбрасывающих на зиму листву, объем хранилищ запасных веществ (парен
химных клеток) больше, чем у хвойных. Паренхимные клетки занимают
8 40 % объема древесины ствола Они образуют единую систему из rори
зонтально ориентированных клеток (сердцевинные лучи) и вертикально
ориентированных клеток (осевая древесинная паренхима).
С е р Д Ц е в и н н ы е л у ч и объединяют основную часть паренхим
ных клеток. Объем сердцевинных лучей у некоторых пород, например у
дуба, может составлять 28 32 о о общеrо объема древесины ствола.
По ширине сердцевинныIe лучи MOryт бьпь одно.. и мноrорядными.
Лучи первоrо типа содержат осина, ива, тополь, каштан и др. Лучи BToporo
типа характерны для обширной rpуппы пород. Несколько пород имеют по
12 и более рядов паренхимных клеток: например, бук и платан (12 16 ря
дов), дуб (30 рядов).
у некоторых лиственных пород (rpаб, ольха, лещина), как уже OTMe
чалось, имеются ложноширокие (аrреrатные) сердцевинные лучи, состоя
щие из близко расположенных друr к друry узких лучей. Породы с широ..
кими И аrpеrатными сердцевинными лучами содержат также и узкие лучи.
По высоте сердцевинные лучи также отличаются большим разнооб
разием. Они Moryт содержать от нескольких (например, у ивы) до более
сотни рядов клеток по высоте (например, у бука). У одной и той же породы
MorYT быть и низкие, и высокие сердцевинные лучи.
Сечение сердцевиюIых лучей КОТОрое можно наблюдать на тaнreнциаль
ном разрезе древесины, имеет вид четок вертикальной цепочки клеток, если лу
чи однорядные по ширине, и вид веретена у mоrорядных по ШИрllliе лучей.
46
На радиальных срезах древесины У мноrих пород паренхимные
клетки сердцевинных лучей "лежачие". У отдельных пород клетки ниж
Hero и BepXHero рядов "стоячие" (рис. 16, е) или квадратные.
В сердцевинных лучах тропических и некоторых наших пород (фис..
ташка) расп лаrаются камедные ходы, содержащие водорастворимые
полисахариды и дрyrие вещества.
О с е в а я Д р е в е с и н н а я пар е н х и м а , хотя и занимает значи
тельно меньший объем, чем сердцевинные лучи, но у некоторых наших
пород на ее долю приходится несколько процентов от 06шеrо объема дpe
весины. Чаще встречаются так называемые т я ж и Д р е в е с и н н о й п а
р е н х и м ы (рис. 16, ж), преДcтaвляIOJ..Щiе собой вертикальный ряд клеток, за
полненных содержимым. Дyrой тип древесной паренхимы в е р е т е н о в и Д
н а я пар е н х и м а встречается реже (береза, лиnа, карaraч). Веретеновидные
паренхимные клетки обычно пустые, поэтому их труднее обнаружить.
На поперечном разрезе распределение древесной паренхимы различ..
но. У одних пород оно не связано с расположением сосудов (например, у
клена, самшита, березы, бука), у друrих (например, у ясеня, бархатноrо дe
рева) паренхима rpуппируется вблизи сосудов.
По особенностям микроскопическоrо строения можно более точно,
чем по внешним признакам, определить породу. Для этой цели \10ЖНО ис..
пользовать определитель А.Ф. raM lepMaHa и др. (1946); моноrpафии
В.Е. Вихрова [19], А.А. Яценко Хмелевскоrо [89], Е.С. Чавчавадзе [80]; aT
лас, содержащий материалы В.Е. Москалевой, З.Е. Брянцевой и дрyrих aB
торов (1976); атлас [4].
Строение древесины корней. Ткани ствола постепенно переходят в
ткани корня. Строение древесины крупных корней имеет MHoro 06щеrо со
строением древесины ствола.
у х в о й н ы х пород основная масса древесины корней состоит
также из ранних и поздних трахеид. Здесь также представлены сердцевин
ные лучи, древесная паренхима, имеются смоляные ходы. Однако корни не
имеют сердцевины, в центре расположена первичная древесина с одним
или несколькими смоляными ходами. В корнях обычно не образуется ядро.
rраница между rодичными слоями менее заметна, чем в стволе. Переход
от ранней к поздней древесине в пределах каждоrо слоя более плавный из
за отсутствия резких сезонных колебаний температуры и влажности среды
(почва).
Трахеиды во вторичной древесине корня, также как в древесине
ствола, располаrаются правильными радиальными рядами. Однако по дaH
ным В.Е. Вихрова и Л.В. Костаревой трахеиды имеют большую длину,
крупные полости и тонкие стенки, снабженные окаймленными порами, KO
торые располаrаются не только в один, но и в два, а иноrда и в три ряда
(сосна, ель, пихта, лиственница). Окаймленные поры часто встречаются и
47
на танrенциальных стенках ПОЗДНИХ и ранних трахеид (за исключение
можжевельника).
Сердцевинные лучи в древесине корней более широкие и распо
ложены rуще, чем в древесине ствола. В корнях ели, лиственницы и сосны
встречаются сердцевинные лучи без rоризонтальных трахеид. У пихты
сердцевинные лучи имеют краевые паренхимые клетки, сильно вытянутые
вдоль луча, с дyrообразными внешними стенками. Смоляные ходы в дpe
весине корней окружены большим количеством клеток сопровождающей
паренхимы, образующих сплошные пояса или односторонние скопления.
Древесина корней имеет меньшие плотность и прочность" чем древесина
ствола.
у л и с т в е н н ы х пород в древесине корней сильно развиты cocy
ды. По исследованиям В.Е. Вихрова и С.А. Туманян в крупных боковых
корнях дуба нет ядра, древесина рассеяннососудистая, rодичные слои уз..
кие и плохо заметные, разНИЦЫ между ранней и поздней древесиной нет. В
древесине корней дуба содержится большое количество древесной парен..
химы, клетки которой крупнее, чем у ствола. В центральной части корней
сердцевины, состоящей только из паренхимных клеток, нет.
Исследования Л.А. Лебеденко показали, что у друrиx пород этоrо
се\fейства (бука, каштана) также наблюдаются заметные различия между
строением древесины корней и ствола. В то же время у березы и ольхи
древесина корней мало отличается по строению от древесины ствола.
6. Микроскопическое строение сердцевины и коры
Микроскопическое строение всех частей ствола удобно представить,
рассматривая поперечный разрез стебля побеrа (рис. 18). Расположенная в
центре сердцевина состоит из парепхимных клеток окрyrлой или 'fHoro
rpанной формы с крупными полостями и тонкими стенками, имеющими
большие простые поры. BOKPYI' сердцевины располаrается образовавшаЯся
в первый [од жизни побеrа первичная древесина, состоящая из lел
ких, плотно соединенных толстостенных клеток. Сердцевину вместе с OK
ружающей ее первичной древесиной иноrда называют сердцевинной
трубкой.
В т о р и ч н а я Д р е в е с и н а, микростроение которой бьто pac
смотрено выше,.... продукт деятельности камбия, который откладывает не
ТО.:Iько клетки древесины (ксилемы), но и клетки луба (флоэмы). Луб пред
ставляет собой внутреннюю часть коры. Снаружи луб охватывает пер
вичная кора, состоящая из крупных паренхимных клеток, среди которых
расположены вертикальные смоляные ходы. Обычно стебель побеrа одет
перидер IОЙ (от rpеческих "пери".... около и "дерма".... кожа). Эта по
кровная ткань, сменившая тонкую кожицу, включает в себя пробковый
камбий, отделяющий по направлению к поверхности стебля пробковые
клетки, а вовнутрь (иноrда) паренхимные клетки. Во ВЗрОСЛО t дереве KO
48
ра имеет две четко выделяющиеся зоны: луб и корку. Л у б, так же как и
образованная камбием древесина, включает в себя анатомические элемен
ТЫ, выполняющие про водящую, механическую и запасающую функции.
, . 7
1 '" .
J ., lf
'..
!:
5 " . . ."
.' . ,'"" ,. 2
.....
: .",
, 8
J "
.,
-.'
'1. . 1 . \
. . .J
. ,\
t
'
1 ,
.,.
.. . ;.
i
.. ... .'\ " ,
,.
,
:"
, . ... .,.
, I
\о
. '-.
'" J. '11.
. '.
. '" ...
;
Рис. 18. Строение стебля четырехлетнеrо побеrа сосны на поперечном раз-
резе, ув. 21х [по 99]:
1 сердцевина; 2 первичная древесина; 3 вторичная древесина; 4 положе-
ние камбия; 5 флоэма; 6 первичная кора; 7 смоляные ходы
Про водящую функцию в лубе выполняют с и т о в и Д н ы е анатоми
ческие элементы. Ситовидные клетки характерны ДЛЯ луба хвойных ПОРОД;
это узкие длинные клетки со скошенными концами, напоминающие тpa
хеиды. На концах и боковых стенках расположены в виде эллипсов похо..
жие на сита участки с мноrочисленными мелкими отверстиями. Ситовид
ные клетки смыкаются друr с дрyrом по концам "внахлестку", образуя
продольные ряды. Ситовидные трубки, представляю щи е собой проводя
щую ткань луба лиственных пород, напоминают сосуды. Членики сито..
видных трубок отделены поперечными (иноrда несколько наклонными)
переrородками с множеством мелких отверстий, равномерно распределен
ных или собранных в rруппы. К ситовидным трубкам сбоку примыкают
паренхимные КJ]етки спутницы. Ситовидные клетки и трубки в отличие от
трахеид и сосудов древесины имеют нелиrнифицированные целлюлозные
оболочки и живой протопласт. Ситовидные элементы функционируют у
большинства пород в течение одноrо сезона, а затем отмирают.
Ширина ситовидных клеток сосны (по данным И.С. rелеса) 29....
50 мкм, длина 2,5....5,9 мкм. Диаметр ситовидных трубок 2 30 мкм, длина
члеников.... несколько десятых МИЛЛИ lетра.
49
Отмершие ситовидные элементы сдавливаются окружающими TKa
НЯ\1И иноrда до полноrо исчезновения полостей. На рис. 19 видно, что си
товидные клетки сохраняют СБОЮ форму только в зоне (al) луба, ПрИМЫ
каюшей к камбию; в остальной, непроводящей, зоне а они смяты. Зона
проводящеrо луба BeCЬ la мала, ее ширина составляет у разных пород 0,2
1,0 M I. Ситовидные элементы занимают 25 50 00 площади проводящеrо
луба [99].
Механическую функцию в лубе выполняют лубяные волокна и Ka
менистые клетки. Л у б я н ы е в о л о к н а предохраняют от сдавливания
расположенные среди них ситовидные элементы. Они похожи на ВОЛОЮlа
либриформа, также имеют толстые одревесневшие стенки с простыми по
ра tИ и очень малые полости. У хвойных пород лубяных волокон сравни
тельно мало, а у сосны их вообще нет. MHoro лубяных волокон у липы, то..
поля, ивы и некоторых дрyrих лиственных пород. Лубяные волокна липы,
толщина которых 0,03.....Q,25 fM, а длина 0,88 1,26 мм, образуют перепле
rаЮlциеся между собой тяжи, охватывающие ствол в виде сетки.
Рис. 19. Поперечный разрез луба сосны.
УВ. lOOx [по 99]:
1 луб; 2 ка.'fбий; 3 древесина; а непро.
водяшая часть луба (ситовидные клетки сдав.
лены); а' проводяшая часть луба; б rpуппа
паренхимных клеток; с лубяной луч
.. .: ;-'-of'o ..r.o ,.l. 0.0 ... .. #.
.. ..... 4o'.;t' ' А "'1.
. ., f , . -о'. " ...
._.1.. '. ,-....
. 1" , .
.y"",," '. "" ,. "у "0 '." .....,
--:f.""' .. '"
1;' · " t .. . .
:: ;&.. _,.....J __....: l:( 1,.: _.
." . , ./10. ..,
. ,О. t I .- )t;O '. . , .
..r\.. . .
.'.. c: : i,. l' 4
t . . '. 1-: . < j:. 0'0 . , ...;
.' ... . 1" , .
1(:.." _. ._... .". . ...- . j .1
r.1 ' о .r. t '. ..
". . ,\IJ. .. · .. . .' J. "
. ,'.,..," F. i' ..... ,..
.. . , JI. ,. . 1"'t- .' "с
О, о ).. r .
.... .. \ ,:' ...... ..; . .
- ......\ '. ':. . c , . ' .' f
. . ... _: .... . . . . ;1.;.J ---:.. 1..,
. . : о '. ..... .....
.. ч:.,t' ,1. . < ' .(' "
.:. {,,о : o '. {1 . . .-I' (l s : '.
, .. . Ч. о' .1 . 2
" .. р.. . .. .. . (. ..... ;. . .
.. ... ".. . .' . :... .'. '4:' .,:", ..... ... , .
00' :. o; . ;:,.... ,'" . .. _ . · . ..,
. ........-- -.. '.- . -.-
. ;..... _.; .:.' ." ,.4..
'. .... . '. · 8.
. 8. . · ........
, .', . .. f . &
. I , '..
.. ,
"-.' .
, о. . t
..
Ка fенистые клетки,
И lеющис вид мноrоrранников, зна..
чительно короче, но обычно шире
лубяных волокон, иноrда они имеют
ветвистую форму (у пихты). Свое Ha
звание они получили за твердость
стенок, которые сильно утолщены и
пропитаны лиrнином. Мноrочислен"
ные поры в стенках простые.
у некоторых пород механиче
скис функции в лубе выполняют oд
ни каменистые клетки (ель, тICTBCH
ница, пихта, береза, бук, платан), у
дрyrих пород они помоrаlОТ в этой
роли лубяным волокнам (дуб, ива,
ольха, клен, ясень).
Запасающую функцию в лубе
выполняют паренхимные клетки, KO
торые, как и в древесине, образуют
две системы rоризонтальную (лубяные лучи) и вертикальную (лубяную
пареНХИ IУ). Л у б я н ы е л у ч и , пересекающие луб в радиальном направ
....
50
лении, являются продолжением сердцевинных лучей. Иноrда, например у
сосны, встречаются разнородные лубяные лучи, состоящие из вьпянутых
по их длине (лежачих) и по высоте (стоячих) паренхимных клеток. Лежа
чие клетки расположены в середине луча, а стоячие по краям (рис. 20).
Клетки .:тубяных лучей обычно имеют неодревесневшие стенки. По мере
удаления от камбия ширина лубяных лучей увеличивается, что хорошо
видно на поперечном разрезе луба липы (рис. 21). Лучи У хвойных пород в
непрово;хящей зоне изrибаются (рис. 19). Некоторые из лучей пронизыва
ют весь луб, дрyrие, также начинаясь от камбия, до корки не доходят.
Лубяная паренхима может быть представлена веретеновидными
клетками или тяжами. В определенное время rода они накапливают крах..
\1ал; особенно заметными они становятся, коrда содержат смолы или ду"
бильные вещества (рис. 19). У некоторых пород (сосна) они располаrаются
отдельными rpуппа tи, у друrих пород (липа) они вместе с ситовидными
трубками образуют танrенциальные прослойки (на поперечном разрезе).
Чередование этих прослоек с лентами волокон можно обнаружить в пла..
мевидных участках луба, наХDДЯЩИХСЯ \1ежду лучами на попереЧНО 1 раз..
резе коры липы (рис. 21). Стенки клеток лубяной паренхимы обычно не
древеснеют. В лубе хвойных пород MorYT встречаться смоляные ходы.
i .
"
..
_
:J
.'01
t
\
7 1
Рис. 20. Радиальный разрез ствола сосны у rpаницы луба (слева) и древеси
ны (справа) [по 56]:
1 камбий; 2 трахеида; 3 окаймленная пора; 4 rОрИЗОflтальные трахеиды; 5
пареllХИМНая клетка сердцевинноrо луча; 6 лежачая парснхимная клетка лубяноrо
луча; 7 ситовидная клетка; 8 стоячая паренхимная клетка лубяноrо луча
1.\ \
2 3
Корка содержит прослойки
перидер fЫ и участки заключенноrо
между ними отм:ершеrо луба. OCHOB
ная Iacca перидермы состоит из
пробковых клеток.
Пробковые клетки
имеют форму мноrоrранников (в oc
новном четырнадцатиrpанников), не..
сколько вытянутых вдоль оси стебля
и сплюснутых в радиалЬНО 1 направ"
ленин. Они располаrаются ради аль..
ными ряда и, очень плотно (без меж
клетников ), и вскоре после образова..
ния отмирают. Это связано с отложе
нием в их стенках с у б е р и н а. Cy
бериновый слой аморфноrо строения
накладывается на первичную целлю..
лозную оболочку, имеющую фибрил
лярную структуру. Прослойки субе
рина чередуются с прослойками воска, который и обеспечивает rлавным
образОl\1 непроницаемость клеточных стенок (они не имеют пор) для воды
и rазов. Тонкостенные пробковые клетки, заполненные воздухом, облада..
ют ХОРОIIIИМИ теплоизоляционными свойствами. Защитные функции корки
в растуще 1 дереве обусловлены в основном присутствием в ней пробко
вых клеток.
у некоторых пород (береза, бук) корка представлена только пери
дермой. Такие породы отличаются rладкой поверхностью коры. rазообмен
Iежду окружающей средой и внутренними частями ствола осуществляется
через находящиеся в перидерме ч е ч е в и ч к и структурные образования
снеплотно расположеННЫ\fИ клетками. Чечевички в виде темных узких по..
перечных полосок длиной 1 О 15 см хорошо видны на белой поверхности
стволов березы.
у большинства пород, начиная с определенноrо возраста, пробковый
камбий закладывается в rлубине коры и образует слои перидермы.
В изолированные перидеР fОЙ участки луба не Moryт поступать pac
творы питательных веществ, и они отмирают. Постепенно образуется кор..
ка, включающая целый КО lплекс отмерших тканей. На рис. 21 можно ви
деть корку липы с четырьмя прослойкаl\fИ перидермы.
Рис. 21. Поперечный разрез коры липы.
Ув. 12х [по 99]:
J корка; 2 луб с расширяющимися лучами;
3 камбий; 4 древесина
51
<?
) :r;
.., ..
,,;'
r
,
. .. .
...
. .
. '
"
..' 1-
.." .' .
. ....
· fII ', .
".}.
'. '1
.. .
"
. ...
....
.. .... 1.. .
...
м' у.... ... .
....... -
"'A<'\1. "',
. .
. ".. f ..
';а: .. ",. . . f .
," . r J. .:''''; .
: :.
. ;'. '.
>
...
.. .
..x,t<.,. '8J .
.)
.;.,..,..
. .
. '.
. i .
.'.. "-.
: 2
:? :. '.
-1 <
;. .
, ;i!4' .
t- ...' .
... .
":..,j )1'
"
.
, ,
А\
w'
.....
..
l'
111-
.. . .;
..'
..
..
'
;
!' .
',< "
..
,"",.(
..w.:.' . 7 '
.1
"
'.%.
3
OJI'If'I
о.. t ::
. "
52
Одновременно с ежеrодным приращением корки изнутри проис
ходит отпад наружных ее слоев обычно в виде чешуек. Однако на старых
стволах у сосны и дрyrих ПОРОД, начиная с комлевой части, образуется
толстый слой корки, изрезанНЫЙ трещинами, размеры и количество KOTO
рых постепенно увеличиваются. Толстый слой корки предохраняет ствол
от обrорания' при лесных пожарах. Особенно толстая корка у npобковоrо
дуба и бархатноrо дерева. Корку этих деревьев (пробковое корье) перио
дически срезают и используют для технических целей.
r ЛАВА 3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ И
КОРЫ
7. Химический состав древесины и коры
Древесина состоит в основном из орrанических веществ, на долю KO
торых приходится не менее 99 о о общей массы. Элементный химический
состав древесины всех пород практически одинаков.
Орraническая часть абсолютно сухой древесины содержит в среднем
49 50 00 yrлерода, 43--44 % кислорода, около 6 % водорода и 0,14>,3 00 азо
та.
При сжиrании древесины остается ее неорrаническая часть зола
(0,1 1,0 %). В состав золы входят кальций, калий, натрий, маrний, в
меньших количествах фосфор, сера и дрyrие элементы. Они образуют МИ
неральные вещества, б6льшая часть которых (75 90 00) нерастворима в BO
де. Среди растворимых веществ преобладают соли щелочных металлов
карбонаты калия и натрия, а из нерастворимых соли кальция.
Схематически состав древесины можно представить в следующем виде:
I
ПЕНТОЗАНЫ
I
fEМИЦЕЛЛIOЛО3Ы
I
лиrнин
ЭКСТР АКТИВНЫЕ
ВЕЩЕСТВА
Ф
(СМОЛЫ, камеди,
жиры, таннины,
I пектины и др.)
мАннАныI
ЦЕЛЛЮЛОЗА
I
fEКСОЗАНЫ
(
КСИЛАНЫ
АР АБИНАНЫ
r AJIAКТ АНЫ
53
Целлюлоза, лиrнин и rе:мицеллюлозы, как уже отмечалосъ в rл. 2,
основные составляющие клеточных стенок древесины. Характер связей
между ними весьма разнообразен от слабых межмолекулярных до силь..
ных химических.
Представление о химическом. составе древесины дают некоторые
данные [по 53, 1], приведенные в табл. 6.
6. Химический состав древесины некоторых пород, %
Компоненты Сосна Ель Пихта Кедр Листвен Осина Береза Дуб
ница
Целлюлоза 40 49 42 5 ] 41 39 34 36 42 52 35 45 37
Пентозаны 5,9 11 5, 1 11 5,2 7,7 5,2 8,8 17-24 20-25 19
rексозаны* 22,8 23 12 12,5 11,3 16 19,2 22,6 2,6 4,5 4,8 5,0 2 3,7
Уроновые
кис 'IOTbl 2,6-4,0 2,1 4,1 3,8 4,0 2,9 3,9 3,9-8,0 4, 1 5,8 4, 7 5, 1
Лиrнин*. i 25 29 26 29 30 24 25-27 17 22 19- 22 22
Вещества кст-
раrируемые ди- 1 ,8 4,6 0,9 2,5 0,7 3,4 1,1 0,9-1,8 I ,0 2,5 3,0
этиловым эфиром 2,1-4,6 1,5-2,8 3,4 3,6 12 23 1,8-2,8 1,4-4,2 1 ,8 7
rорячей ВОДОЙ
Зола 0,2 0,4 0,2-0,4 0,5 0,18 о, 1 0,3 0,3-0,4 0,2-0,5 0,4
.
Ориентировочные данные
.. Киспотонерастворимый (растворимый составляет у хвойных пород 0,5 1,0 %, а
у лиственных 2,5 7%)
Древесина хвойных пород отличается от лиственных несколько боль..
шим содержанием лиrнина И, особенно, rексозанов. У древесины листвен
ных пород среди rемицеллюлоз преобладают пентозаны. Только в составе
экстрактивных веществ хвойной древесины содержатся смоляные кислоты.
В ранней зоне rодичноrо слоя целлюлозы меньше, чем в поздней.
Целлюлозы, лиrнина и экстрактивных веществ в заболони хвойных пород
меньше, чем в ядре. У некоторых лиственных пород (ясень, дуб) содержа
ине целлюлозы в ядре несколько больше, чем в заболони.
В древесине ветвей содержание целлюлозы на 3 1 О o меньше, чеl\f в
стволе [52]. По данным л.п. Жеребова у сосновых ветвей в НИ)l(ней части,
испытывающей сжимающие наrpузки, содержание лиrнина примерно на
5 % выше, чеl\{ в верхней части.
Кора по элементному химическому составу Iало отличается от древе..
сипы, хотя в ней несколько больше yrлерода и существенно выше содержа
иие азота. Количество минеральных веществ в коре, особенно в лубе, боль
ше, чем в древесине.
Соотношение между основными орrаническими веществами в коре
также иное, чем в древесине, здесь значительно меньше целлюлозы (oco
бенно в корке). Кроме Toro, в наружной части коры содержится суберин,
KOToporo нет в древесине. Представление о химическом составе коры He
которых пород дают данные и.с. rелеса, и.п. Дейнеко и др. приведенные
в табл. 7 [22, 53].
Уrлерод
Водород
Вещества, экстра
rируемые после-
довательно:
эфиром
этанолом
rорячей ВОДОЙ
rорячим paCТBO
ром КОН. 26 32 33 29 52 24 26 24
ЦеJшюлоза 19,6 24,1 19,1 32,8 5,1 27,3 13-16 17-22
Лиrнин 29,6 4,0 12,2 6,6 6,2 19,5 24 30 10 14
Зола 0,9-1,5 2,2-2,3 2,3 2,8 2,6 2,8 0,2..1,5 1,6-2,4 2,3-3,0 3, 1 3,4
· Cyм.\ia веществ выделяемых ВОДНЫМ и спиртовым раствором КОН; в водный раствор пе-
реходят, в основном, rемпцеллюлозы и высокомолекулярные феНОJIЬные соединения (кро-
ме лиrnина), В сrnqrrовой продукты омьтения суберина,
54
Ко mонеIfrы
7. Химический состав коры, о о
б
50,8
6,1
5,6
8,8
4,8
9,0
19,5
9,1
10,1
19 30
5,6 6,6
8,2
17,4
6,0
5,2
17,5
7,9
33,6
4,0
1,7
1,9
10,1
2,3
10,3
16-24
4,8
При рассмотрении таблиц 6 и 7 следует учитывать, что из..за диффе
ренцированноrо определения отдельных компонентов древесины и коры
суммарный состав 10Жет отличаться от 100 %.
8. Характеристика орrаничеСКIIХ веществ древесины и коры
Целлюлоза. Это вещество представляет собой линейный, cтepeope
rулярный полимер полисахарид, который, как и крахмал, имеет формулу
(C6H100S)n, rде п степень полимеризации. Макромолекула целлюлозы
Иl\fеет вид цепи, состоящей из множества элементарных звеньев r л ю
козных остатков. Число этих звеньев, характеризуемое степенью по
лимеризации, у природной древесной целлюлозы находится в пределах
5000 10000, а по некоторым данным может доcтиrать и б6льших значений.
Каждая пара связанных между собой rлюкозных остатков образует
целлобиозу. Структурная формула целлюлозы имеет вид:
н
5
6
СН2ОН
н
ОН
о
н он
rлюкозный остаток
0,515 нм
CHzOH
ЦеJU10биоза
1,03 им
п/2
55
в целлобиозе rлюкозные остатки расположены ПОД yrлом 1800, и
первый уrлеродный атом одноrо из них связан с четвертым yrлеродным
атомом соседнеrо звена. Длина одноrо rлюкозноrо остатка 0,515 им, а вся
макромолекула имеет длину 3 5 мкм. Поперечные размеры \!олекулы
целлюлозы, соrласно Фрей..Висслинry, 0,4 0,8 ИМ.
Характеризуя строение целлюлозы на молекулярном уровне, oT le
тим, что эле fентарное звено целлюлозы не плоское; ero атомы занимают
различное положение по отношению друr к друту, образуя сложную про
странственную структуру (конформацию).
Существование различных конфор\tdЦИЙ отдельных участков цепи
целлюлозы, а также меЖ\fолекулярное взаимодействие, обусловленное в
основном водородными связями, объясняет сложный характер надмолеку
лярных структур и их fноrообразие. Рентrеноrpафические исследования
показали, что значительная часть целлюлозы обладает упорядоченной
(кристаллической) структурой. Отношение кристаллической части целлю..
лозы к ее общей \facce у заболонной древесины fОЖСТ достиrать 60 %.
Кристаллическая ячейка целлюлозы, соrласно модели Мейера и
Миша, состоит из пяти параллельных целлобиозных единиц, орrанизован
ных в 10НОКЛИННУЮ систему, и имеет длину 1,03 нм.
Более крупные цеЛЛlолозные образования (элементарные фибриллы
и микрофибриллы) были описаны в rл. 2 при рассмотрении cтpyкrypы кле
точной стенки древесины.
Реryлярность строения цепи маКрО 10лекулы и значительное внутри
и межмолекулярное взаимодействие проявляются в том, что целлюлоза
имеет особые свойства по сравнению с друrими линейными полимера lИ.
Так, при наrpевании до температуры разложения целлюлоза сохраняет
свойства стеклообразноrо тела, которому свойственны преимущественно
упруrие деформации. Целлюлоза весьма химически стойкое вещество, она
не растворяется в Боде и большинстве орrанических растворителей.
По химической природе целлюлоза представляет собой полиатомный
спирт, так как молекула ее содержит rpуппы CH20H и =СНОН. Блаrодаря
наличию rидроксилов она всryпает в реакuию со щелочными металлами и
основаниями. При действии на целлюлозу щелочей одновременно с хими
ческой реакцией протекают и физико химические процессы: набухание,
растворение иизкомолекулярных фракций и структурные превращения.
rлюкозидиые связи между элементарными звеньями в макромолеку
ле обусловливают малую устойчивость целлюлозы к действию кислот. В
присутствии кислот происходит rидролиз целлюлозы с разрушением це..
пей макромолекул.
rидроксильиые rpуппы, находящиеся в элементарных звеньях мак..
ромолекулы, обеспечивают возможность образования таких производных
целлюлозы, как ее простые (метилцеллюлоза, эти..1Jцеллюлоза и др.) и
сложные (нитраты целлюлозы, ацетаты целлюлозы и др.) эфиры.
56
Целлюлоза сравнительно леrко поддается модификации. Пyrем MO
дификации ее можно превратить в разветвленный или сшитый полимер.
Это вещество белоrо цвета с плотностью порядка 1,52 1,54 т/см3.
rемицеллюлозы. Этим термином объединяется rpуппа полисахари
дов [23], содержащихся в клеточных стенках древесины, но отличающихся
от целлюлозыI большей rидролизуемостью в кислотах и растворимостью в
щелочах.
В указанную rруппу входят пентозаны и rексозаны, которые в свою
очередь делятся на отдельные разновидности полисахаридов (маннаны,
ксиланы, rалактаны и др.).
Пентозаны (CsH804)n содержат пять атомов yrлерОДd в составе эле
ментарното звена. fексозаны (С6НI oos)n' так же как и целлюлоза, имеют
шесть атомов yrлерода в звене. Однако молекулярная масса всех rемицел..
люлоз значительно меньше, чем у целлюлозы. Обычно степень полимери
зации составляет 150 200, но MOryт быть rемицеллюлозы с еще меньшей
с'Тепенью полимеризации (ДО 30).
По ПОСЛеДНИ 1 данным rемицеллюлозы представляют собой не
столько так называемые rомополимеры, состоящие из одинаковых
эле fентарных звеньев, сколько сополимеры, включающие разные звенья.
Среди сополимеров известен, например, растворимый в воде
а р а б и н О r а л а к т а н, содержание которото в древесине лиственницы
доходит до 25 %.
В древесине MOryт содсржаться также дрyrие смешанные полисаха
риды, в том числе и продукты взаимодействия полисахаридов с уроновыми
веществами. Весь yrлеводный комплекс древесины (без лиrнина) носит Ha
звание х о л о Ц е л л ю л о за.
ЛиrIIИН. Это высокомолекулярное соединение ароматической при
роды (полифенол) представляет собой полимер нереryлярноrо строения.
Строение лиrнина, находящеrося в составе клеточных стенок древесины и
коры, до сих пор окончательно не установлено. Дело в том, ЧТО в процессе
выделения из древесины ПРИРОДНЫЙ лиrнин претерпевает необратимые
превращения. Лиrнин, выделенный разными способами отличается по
строению и свойствам. Об этом можно судить хотя бы по цвету выделен..
ното лиrнина, который \10Жет быть от светло----желтоrо до темно----
коричневоrо, в то время как природиый лиrlШН, очевидно, соответствует
цвету древесины. Наиболее близок к ПРИРОДНОМУ так называемый лиrиин
Бьеркмана. llлотность отдельных видов выелеllliоrоo лиrнина колеблется в
пределах 1,25 1,45 r/смЗ [1].
По химическому составу литвин, выделеннъш из древесины хвойных
и лиственных пород, не одинаков.
В отличие от целлюлозы лиrнин имеет ароматическую природу, co
держит двойные связи, метоксильные ОСНз .. rpуппы, карбонильные СО
rpуппы и др.
57
для лшнина характерна значительная полидисперсность, молеку
лярные массы выделенных из ели лиrнинов колеблются от 1.103 до 146.} 03.
В лиrнине по сравнению с целлюлозой содержится значительно больше
уrлерода (59 64 %) и меньше кислорода.
Лиrнин химически менее стоек, чем целлюлоза. Это используется
для выделения целлюлозы из древесины. Природный лиrнин леrко окисля
ется, взаимодействует с хлором, растворяется при наrpевании в щелочах,
водных растворах сернистой кислоты и ее кислых солей.
По поводу характера связей межу лиrнином и yrлеводами нет едино
ro мнения. Большинство исследователей считает, что сущеСТВУIОТ химиче
ские лиrноyrлеводные связи. Однако окончательно этот вопрос не решен,
поскольку, очевидно, имеются различия в характере связи лиrнина в cpe
динной пластинке и вторичной оболочке клеточной стенки. Не ясен так же
вопрос о том, весь ли лиrнин связан с уrлеводами и все ли уrлеводы связа
ны с лиrнином.
Суберин. Это смесь веществ сложных эфиров алифатических длин
ноцепочных rидр оксикислот. Суберин находится только в коре и вызыва
ет опробковение клеточных стенок корки.
Экстрактивные вещества. В эту rpуппу входят вещества, которые
MOryт быть извлечены из древесины и коры путем экстракции водой или
орrаническими растворителями.
Водой экстрarируются дубильные и красящие вещества, камеди.
Д у б и л ь н ы е в е Щ е с т в а, таннины (танниды) соединения
(смесь) представляющие' собой мноrоатомные фенолыI. Они используются
для выделки кож (дубления) из сырых шкур животных; обладают ВЯЖУ
ЩИМ вкусом, осаждают белки и алкалоиды из разбавленных растворов.
Разделяются на rидролизуеrvIые и конденсированные. Первые представ..
ляют собой сложные эфиры сахаридов и фенолкар60НОВЫХ кислот. BTO
рые относятся к флавоноидам; при действии минеральных кислот обра
зуют краСН<rкоричневые продукты конденсации. Дубление придает коже
эластичность, мяrкость, ненабухаемость в воде, стойкость против rниения.
К а м е Д и представляют собой водорастворимые смолообразные
вещества, состоящие в основном из полисахаридов (арабиноrалактана и
др.). К р а с я щ и е в е Щ е с т в а желтоrо, коричневоrо, KpacHoro и синеrо
цвета содержатся в полостях клеток древесины (особенно в ядре) 11 коры.
ОрrаНИЧескими растворителями (эфиром, спиртом, ацетоном, бензо
лом и др.) из древесины MOryт быть выделены разнообразные по химиче
СКОМУ составу вещества: смоляные и жирные кислоты, жиры, воски, cтe
рины и др. Количество экстраrируемых продуктов зависит от породы, вида
растворителя и условий экстракции.
С м о л ы , находящиеся в древесине и коре хвойных пород, содержат
в природном состоянии около 40 о о терпенов и смоляных кислот. Bыдe
ляющаяся при ранении ствола ж и в и Ц а по своему составу отличается от
58
смолы, находящейся в смоловместилищах дерева. Терпены (монотерпены),
общая формула которых C1oH16, являются жидкими веществами. Они co
ставляют основу техническоrо продукта с к и п и Д а р а. Живица кроме
жидкой, леrко подвижной и летучей (с водяным паром), части содержит
смоляную часть, представляющую собой ТРУДНО разделимую смесь смоля
ных кислот С общей формулой С20НзоО2. При уваривании живицы образу
ется дрyrой технический продукт к а н и Ф о ль.
Кроме Toro в древесине хвойных и лиственных пород содержится
небольшое количество жирных кислот: олеиновой, линолевой и др.
В нейтральной части экстракта содержатся в основном жиры, а TaK
л(е стерины, представляющие собой биолоrически активные lIенасыщен
вые спирты. Они выделяются в виде фитостерина кристаллическоrо про
дукта, используемоrо в медицине.
В состав коры ряда пород кроме упомянутых экстрактивных веществ
входят алкалоиды (хинин, стрихнин и др.) и витамины (С, B1, В2 И др.). Бе
тулин, содержащийся в бересте березы, используют в медицине и парфю
мерной промышленности.
Древесина преимущественно тропических пород содержит я Д о в и
т ы е в е Щ е с т в а . При шлифовании и дрyrих видах механической обра..
ботки такой древесины образующаяся пыль, мелкие опилки MOryT вызвать
отравления, кожные заболевания.
Входящие в состав древесины таннины, смолы и эфирные масла со..
держат леrколетучие вещества, обусловливающие ее з а пах. Особенно
СИJIЬНЫ f запахом обладают хвойные породы. У некоторых инозе\fныx ли..
ственных пород (сандаловое и камфарное дерево, австралийская акация,
анисовое дерево) древесина имеет особо приятный запах. По мере Bыcыxa
ния свежесрубленной древесины запах ослабевает. Изменение запаха часто
свидетельствует о начавшемся процесс е заrнивания древесины от воздей..
ствия rpибов. Пораженная бактериями древесина также приобретает спе-
цифический запах. Так, пораженная анаэроБНЬThfИ бактериями ядровая дpe
весина дуба имеет сильный уксусный и проrорклый запах. Такая древесина
при обычной камерной сушке растрескивается больше здоровой.
9. Древесина, кора и древесная зелень как ХИ1\-lическое
сырье
Получение и использование целлюлозных материалов. rлубокая
химическая переработка древесины одно из перспективных направлений
развития лесноrо сектора экономики. Древесина является основным ис
точником целлюлозных волокнистых материалов, используемых для IIрО
изводства бумаrи, тканей и друrих видов продукции. В бумажном произ..
вадстве различают следующие виды полуфабрикатов: техническая целлю
лоза, полуцеллюлоза, древесная масса. В наибольшем объеме выпускают
целлюлозу. Ее можно получить, удалив химическим способом из клеточ..
59
ных стенок древесины все остальные вещества. В процессах варки, воздей
ствуя на древесину различными аrентами, растворяют сопровождающие
целлюлозу вещества. В промыленностии используются кислотные, ще-
лочные и нейтральные способы получения целлюлозы [51].
К и с л о т н ы е с п о с о бы. К этой rpуппе относятся сульфитный и
бисульфитный способы. С У л ь Ф и т н ы й способ до недавнеrо времени
имел у нас наибольшее распространение. При этом способе в качестве cы
рья используется древесина малосмолистых хвойных пород (ели, пихты) и
ряда лиственных пород.
Короткие окоренные бревна (балансы), а также ОТХОДЫ лесопиления
и лесозarотовок на рубильных машинах перерабатьшаются в щепу длиной
15 25 мм и толщиной до 5 ММ. Отсортированная, однородная по размерам,
щепа заrpужается в вертикальные варочные котлы вместимостью до
400 м3. В котел подается так называемая СУЛЬфИТНая варочная кислота,
представляющая собой раствор сернистой кислоты, содержащи бисуль..
фит натрия или аммония, или маrния. Варка ведется при 13 150 ос и дaB
лении 0,5 1 МПа в течение 5 12 ч. Основная задача варки заключается в
делиrнификации древесины. Во время варки ПРОИСХОДИТ также частичный
rидролиз rемицеллюлоз и друrие процессы. В результате варки получают
целлюлозную массу и перешедшие в раствор остальные орrанические Be
щества с у л ь Ф и т н ы й щ е л о к. Содержимое котла вымывают или
выдувают в сцежу или приемный резервуар. Здесь происходит отделение
щелока от целлюлозы и ее промывка. Далее целлюлозную массу очищают
от непроваренной щепы, 'песка и дрyrих примесей. Для некоторых произ
водств необходима особо чистая целлюлоза, поэтому ее дополнительно
облаrораживают, обрабатывая раствором NaOH ДЛЯ удаления остатков re
мицеллюлоз, лиrнина, золы и смолы. Обычно такой процесс облаrоражи
вания сочетают с отбеливанием целлюлозы хлорсодержащими arеIПами.
Однако это приводит К образованию высокотоксичных веществ. Поэтому в
современных процессах в качестве основных отбеливающих peareHToB ис..
пользуют кислород, пероксид водорода и озон. В.М. Никитин и r.л. Аким
разработали способ отбеливания целлюлозы молекулярным кислородом в
щелочной среде. Затем целлюлозную массу обезвоживают и на специаль
ной машине превращают в непрерывную плотную ленту влажJIОСТЬЮ 8
12 %. Эту ленту разрезают на листы 600х800 мм, упаковывают в пачки и
отправляют на дрyrие предприятия (бумажные фабрики и т. д.).
Сульфитный щелок используют для получения белковых кормовых
дро)Юкей, этанола и дрyrих продуктов. Химической переработкой из щело
ка можно получать ванилин, фенолы, ароматические кислоты. Техниче
ские лиrносульфонаты из щелока, упаренноrо после биохимической пере
работки, находят применение в производстве цемента и бетона при изrо
товлении литейных форм, стержней и ДЛЯ друrих целей.
60
Среди недостатков сульфитноrо способа, неприrодноrо для варки
древесины высокосмолистых пород, отсутствие достаточной pereHepa..
ции химикатов из отработанных щелоков, что приводит К заrpязнению во..
доемов; длительность процесса; необходимость кислотостойкоrо оборудо..
вапия.
Б и с у л ь Ф и т н ы й способ позволяет использовать для получения
целлюлозы древесину практически любых пород. Варка щепы проводится
в водном растворе бисульфита натрия, маrния или аммония. Оборудование
и технолоrия во MHoroM схожи с ПРИ lеняемыми при сульфитноrvr способе.
Однако температура процесса варки выше (155 165 ОС). К числу недостат"
ков относятся: оrpаниченная возможность биохимической переработки OT
работаНlIоrо щелока из..за низкоrо содержания в них простейших сахаров,
а также недостатки, указанные для сульфитноrо способа.
Щ е л о ч н ы е с п о с о бы. К этой rpуппе относятся сульфатный и
натронный способы. Наибольшее распространение получил первый из них.
Для получения целлюлозы с у л ь Ф а т н ы м способом может быть исполь..
зована древесина любых пород, в том числе и высокосмолистых (сосна и
др.). Измельченная в шепу древесина варится в растворе, содержаще\f rид
роксид натрия NaOH и в 3 раза меньше сульфида натрия Na2S. Варка Be
дется в котлах вместимостью 75 160 мз при 17(}...180 ОС и давлении 0,7
1,2 МПа в течение 2 5 ч. По окончании процесса варочный раствор приоб..
ретает черный цвет и называется ч е р н ы м Щ е л о к о м. Черный щелок
упаривают для компенсации потерь Na2S, смешивают с сульфатом натрия
Na2S04 и прокаливают. При этом орrаническая часть Iцелока cropaeT (ис
пользуется как топливо), а минеральная употребляется для приrотовления
свежеrо варочноrо раствора (белоrо щелока). Остальные операции такие
же, как и при получении сульфитной целлюлозы.
Для получения высококачественной целлюлозы, идущей на ХИ IИЧС"
скую переработку, древесину подверrают предrидролизу (пропаркой, БОД"
ной варкой при 170 ОС или друrИ 1 спосоБО I) с целью удаления большей
части rемицеЛЛIОЛОЗ.
Сульфатный способ позволяет получать более прочные волокна, не..
оБХОДИ lые для производства корда и друrих целей. К достоинствам этоrо
способа также относится хорошо отлаженная технолоrия реrенерации хи..
мических peareHToB. Это дает возможность про водить процесс по замкну
той схеме, уменьшая заrpязнение окружающей среды.
В качестве побочных продуктов при сульфатном производстве цел..
люлозы улавливают скипидар и снимают с поверхности охлажденноrо ще
лока с у л ь Ф а т н о е м ы л о, разложение KOToporo минеральной кисло..
той дает т а л л о в о е м а с л о. Из Hero получают канифоль (СМ. ниже) и
друrие продук"Ты, используемые в медицине, лакокрасочной, rорнодобы..
вающей и друrих отраслях промышленности. Часть щелочноrо лиrнина
так же может найти промышленное использование.
61
Второй щелочной способ получения целлюлозы н а т р о н н ы й
основан на применении в качестве реаreнта rидроксида натрия; потери
щелочи возмещаются добавкой соды. Этот способ находит сравнительно
небольшое применение, rлавным образом, при переработке древесины ли
ственных пород.
Н е й т р а л ь н ы й с п о с о б. Этот способ используется, для полу
чения из древесины лиственных пород целлюлозы с весьма большим co
держанием сопутствующих веществ. Варочный раствор, содержащий
сульфит натрия Nа2S0з или сульфит аммония )2S0з имеет близкую к
нейтральной реакцию, и поэтому способ теперь называют м о н о с у л ь
Ф и т н ы м или, чаще, н е й т р а л ь н о с у л ь Ф и т н ы м. Варка прово
дится в котлах периодическоrо или непрерывноrо действия при конечной
температуре 16 180 ос, давлении 0,65 1,25 МПа и длится 0,2 6 ч. Oc
нов ной недостаток неВОЗ IОЖНОСТЬ использования древесины хвойных
пород. Эффективных промышленных способов утилизации моносульфит
ных щелоков пока не найдено.
Для всех при меняемых в промышленности способов получения цел
люлозы характерно образование отходов, в той или иной мере заrpязняю"
щих окружающую среду соединениями серы. Поэтому особенно важны
разработки бессернистой технолоrии целлюлозы. Например, в последнее
время при щелочной варке в качестве атента делиrнификации используют
а н т р а х и н о н , получаемый из нефтяноrо или каменноyrольноrо сырья.
Промышленностъ выпускает т е х н и ч е с к у ю Ц е л л ю л о з у с
различной величиной выхода продукта из сырья. Ц е л л ю л о з а н о р ..
м а л ь н о r о в ы х о Д а (4 50 о о массы сырья) находит широкое приме
нение в бумажном производстве и ряде отраслей химической промышлен"
ности. Целлюлоза BblcoKoro выхода (5 00o), содержащая
значительную часть лиrнина, rемицеллюлоз и дрyrие вещества, получается
при сокращенной продолжительности варки и пониженной температуре
процесса. Этот продукт используют для производства различных видов
картона и бумаr. П о л у ц е л л ю л о з а волокнистый полуфабрикат (BЫ
ход 6 80 00), содержащий еще больше нецеллюлозных веществ; ero полу..
чают путем неrлубокой химической переработки сырья и последующеrо
размола. Полуцеллюлозу используют для выработки TapHoro и друrих ви
дов картона, а также низких сортов бумаrи.
Значительно больший выход (85 98 00) волокнистых полуфабрика
тов можно получить В виде Д р е в е с н о й м а с с ы. По способу измель
чения древесины различают Д е Ф и б Р е Р н у ю древесную массу (ДЦМ) и
рафинерную древесную массу (РДМ). При первом способе балансы исти
paIOT в присутствии воды абразивные поверхности быстро вращающеrося
камня в дефибрерах, при втором щепу размалывают в дисковых мельни..
цах. По характеру предварительной обработки различают несколько видов
древесной массы. Б е л а я древесная масса из балансов и щепы ели, пихтыI'
62
осины, тополя имеет волокна сравнительно малой прочности цвета Haтy
ральной древесины. Используется в сочетании с целлюлозой для про из..
водства \iaccoBыx видов бумаr.
Если перед истирание!\f балансы про парить, то процесс измельчения
облеrчается, волокна получаются более прочными, но TeMHoro цвета. Та..
кая б у р а я древесная масса используется для выработки оберточных бу..
Mar и картона.
Предварительная пропарка щепы дает возможность получить т ер..
! О М е х а н и ч е с к у ю древесную массу (ТММ). ХИfylическая обработка
щепы, до или вовре 1Я пропарки, позволяет получить х и м и к о м е х а
н и ч е с к у ю древесную массу (ХММ), которая по прочностным свойст
вам заметно прсвосходит друrие виды древесных 1vfacc.
Мноrообразное и широкое ПРИ lенение в химической промышленно
сти находят производные целлюлозы. При взаимодействии целлюлозы с
18..20 о o HЫM раствором rидроксида натрия получают щ е л о ч н у ю
u е л л ю л о зу. После измельчения и предварительноrо созревания на нее
воздействуют сероуrлеРОДО 1 и получают к с а н т о r е н а т Ц е л л ю л о
з ы. Путем растворения ero в слабом растворе rидроксида натрия получа..
ют вязкий раствор в и с к о зу. После выдержки, мноrократной фильтра
ции и удаления воздуха вискозу продавливают через фильеры с мелкими
отверстиями в осадительные ванны. В ваннах под воздействием водноrо
раствора серной кислоты и сернокислых солей выделяются пучки тонких
волокон rидратцеллюлозы, которые растяrиваlОТ, скручивают и получен
ные нити используют для изrотовления искусственноrо шелка. Если от..
дельные нити объединяют в жrут, который разрезаlОТ на короткие отрезки
(штапельки), то получают штапельное волокно.
Вискозные кордные нити, отличающиеся высокой прочностью, при..
меняют ДЛЯ изrотовления ткани, создающей каркас автомобильных и авиа
ционных шин, транспортерных лент и т. д. Продавливая вискозу через
фильеры с отверстиями в виде щели, получают целлофаНОВУIО пленку. Из
вискозы получают и друrие неволокнистые материалы.
В результате взаимодействия целлюлозы со смесью азотной и серной
кислот получают н и т р а т ь] Ц е л л ю л о з ы . Свойства и области ПрИ fе
нения этих сложных эфиров целлюлозы зависят от содержания азота, KO
торое может составлять 1 14 о о. Растворы нитратов целлюлозы с малым
содержанием азота (коллоксилин) применяют для производства нитроклея
.и друrих продуктов. Из нитратов целлюлозы с высоким содержанием азота
(пироксилина) изrотовляют бездымный порох.
llесмотря на высокое качество изделий из вискозы, выпуск ее co
кращается из..за высокой токсичности сероуrлерода. Поэтому перспекти
вен способ производства волокон типа Лиоцел, которые получают без
применения сероуrлерода. Тонкие волокна производят из М е Д н о а \f м и ..
63
ачноrо раствора облаrороженной целлюлозы. OДH O
ткани из них леrко сминаются и истираются.
При взаимодействии целлюлозы с уксусным анrидридом образуются
а ц е т а т ы Ц е л л ю л о з ы. Уксуснокислые эфиры целлюлозы использу..
ются В производстве неrорючих кино фотопленок, пластмасс, лаков и aцe
татных волокон. Ткани, изrотовленные из этих волокон, эластичны, ВОДО"
стойки, не мнутся. Однако они сильно электризуются и мало устойчивы к
истиранию.
Путе f ПРИБИВКИ к целлюлозе друrих полимеров или химическими
превращениями функциональных rpупп в ее макромолекуле з.л. Роrови"
ным и сотрудниками получены волокна, обладающие повышенной устой
чивостъю к истиранию, действию света, оrня и микроорrанизмов.
Из Iодифицированных целлюлозных волокон изrотовляют масло
стойкие и водоотталкивающие ткани, ионообменные материалы для улав
ливания золота, серебра из растворов, ртути из сточных БОД И т. д.; анти
\fикробные \Iатериалы. кровоостанавливающую марлю и др. .
Простые эфиры целлюлозы (этилцеллюлоза, бензилцеллюлоза, Ie..
тилцеллюлоза и др.) также находят применение в разных отраслях про
мышленности. Термопластичные материалы на базе простых и сложных
эфиров целлюлозы этролы используются в самолето и автостроении.
rllДРОЛИЗ древесины. При взаимодействии водных растворов КИ
слот с древесиной происходит rидролиз ее полисахаридной части [79].
Целлюлоза и rемицеллюлозы при rидролизе превращаются в простые ca
хара. Эти сахара (наПРИ lер, rnюкоза, ксилоза и др.) fОЖНО подверrать хи..
мической переработке, получая такие продукты, как фурфурол, ксилит,
сорбит и др. Однако rидролизная промышленность ориентируется в oc
новном на последующую б и о х и м и ч е с к у ю переработку сахаров. Co
временное rидролизное предприятие ВКЛlочает в себя целый комплекс хи
мических производств, позволяющих утилизировать и побочные продук
ты. Сырьем для rидролизной промышленности служат rлавным образом
отходы лесопиления и деревообработки, низкокачественная древесина
(дрова). Технолоrические опилки (rOCT 1832 78) сразу подверrаются
rидролизу. Крупномерные отходы и дрова предварительно измельчаются в
технолоrическую щепу толщиной до 5 мм и длиной 5 З5 ММ.
В промышленности применяется способ rидролиза разбавленной до
O,5 O,6 о о серной кислотой. Сырье в виде С lеси опилок и щепы поступает
в rидролизаппарат вместимостью 18 160 IЗ. Сюда же подается rорячий
раствор серной кислоты. При 140 160 ос происходит осахаривание (rид..
ролиз) rе fицеллюлоз. Затем при 18()"",190 ос начинается rидролиз целлю
лозы. Одновременно с подачей серной кислоты отбирают rидролизат
КИСЛЫЙ водный раствор простых сахаров. В конце процесса в rидролизап..
парат подается rорячая вода для удаления сахаров и серной кислоты, про
питывающих нераСТВОрИ\fЫЙ остаток лиrнин.
Нейтрализованный известковым молоком rидролизат (сусло) посту..
пает в бродильное отделение. Там ПОД действием ферментов винокурен..
ных дрожжей содержащиеся в сусле rексозы (rлюкоза и сахара из reKCo"
зав) сбраживаются и образуют э т и л о вый с пир т (этанол), а также yr..
лекислый rаз, который улавливается и используется для получения жидкой
уrлекислоты и cyxoro льда.
До последнеrо времени наиболее крупным потребителе r этанола
была промышленность синтетическоrо каучука. Однако современные Me
тоды производства каучука позволяют обходиться без этанола. Te f не Me
нее потребность в He f как растворителе для различных отраслей промыш"
ленности растет. Весьма перспективно использование этанола в качестве
антидетонационной добавки и самостоятельноrо топлива для двиrателей
BHyтpeHHero сrорания.
Остатки после отrонки спирта (барда) содержат нераз1Jожившиеся
пентозь], которые, используются для выращивания к о р м о в ы х
Д р о ж ж ей, боrатых витаl\Iинами и белком. Введение дрожжей в виде до..
бавки в рацион питания животных и птиц резко сокращает их падеж, по
вышает сопротивляемость заболеваниям, скорость прироста мяса, удои,
жирность молока, качество меха и т. д.
В связи с возросшей потребностью в кормовых дрожжах прежние
основные источники питательных сред для их выращивания (барда rидро
лизных, а также сульфитно спиртовых заводов целлюлозных предприятий)
оказались недостаточными. Поэтому на отдельных предприятиях техноло
rичеСЮIЙ процесс не предусматривает получения этиловоrо спирта. Весь
rидролизат, включающий как rексозы, так и пентозы, используется для
выращивания кормовых дрожжей. В дрожжерастильные аппараты подают
сусло, в котором растворены минеральные питательные соли, содержащие
азот, фосфор, калий, засевные дрожжи чистой культуры, а также воздух
для обеспечения жизнедеятельности микроорrанизмов. Выращенные
дрожжи непрерывно отводятся из аппарата в виде суспензии. После фло..
тации, сепарирования, выпаривания, сушки получаlОТ сухой товарный
продукт. Дрожжи выпускаются в виде порошка коричневоrо цвета с co
держанием белка не менее 35 %. Они используются также при изrотовле
нии премиксов смеси биолоrически активных веществ с наполнителем.
При rидролизе лиственной древесины и друrоrо пентозаносодержа
щеrо сырья более концентрированной (1 15 %) серной кислотой получа
ют фур фур о л, представляющий собой маслянистую жидкость с запа..
ХОМ печеноrо хлеба. Он применяется в производстве пластrvtасс, синтетиче
ских волокон (нейлона), смол, для очистки смазочных масел, изrотовления
медицинских препаратов (фурацилина и др.), красителей, средств для
борьбы с сорняками, rpибами и насекомыми и для друrих целей.
Побочный продукт rидролиза лиrнин используется в качестве сор..
бента в ПРО lышленности, fедицине, понизителя вязкости бурильных рас..
65
ТВОрОВ, топлива, для производства удобрений, в качестве наполнителя для
резино"технических изделий. Однако пока утилизируется 1 О о о лиrнина.
Kpo fe традиционноrо кислотнокатализируемоrо rидролиза оrpани"
ченно применяют а в т о r и Д р о л и з (без добавления кислоты) и фермен
тативный rидролиз. Перспективно применение взрывноrо автоrи:дролиза
(кратковременное воздействие водяноrо пара при температуре 200 240 ос
и последующий мrновенный сброс давления) и, особенно, 1колоrически
чистоrо и малоэнерrоемкоrо ферментативноrо rидролиза разложения
целл}олозы ПОД действием биолоrических катализаторов. Этот способ ис
ПО:Iьзуется для разработки технолоrии получения топливноrо этанола.
В Японии находит применение о ж и ж е н и е древесины (преИ\1У"
ществспно низкокачественной) и коры. Д..1Я этоrо проводят rидролиз и
друrие ХИ lические процеССЬJ разложения древесины, получая смесь ве..
ществ, которая используется для производства полимерных Iатериалов.
Тер1\llfческое разложение древеСIIНЫ и коры. Разложение древеси
ны (и коры) ПОД действием высокой температуры происходит во мноrих
процессах лесохимических производств [68]. Широко известен процесс
пиролиза древесины при наrревании ее без доступа воздуха. При оrpани
ченном доступе воздуха происходит ее rазификация. Если воздух подается
в избыточных количествах совершается сжиrание древесины.
ПиРОЛllЗ древесины II коры. В начале (при температуре 1 == 120
150 ОС) происходит потеря БОДЫ, затем частичное разложение древесины
(1 == 150 275 ОС). rлавные реакции распада вещества древесины соверша..
ются при 275---450 ОС с бурным выелениемM теп;rа. Последняя стадия при
45 550 ОС происходит с дополнительным подводом тепла извне. В pe
зультате ПИРОЛllза образуется уrоль, жижка, rазы.
Д р е в е с н ы й у l' О Л Ь содержит 8 97 % уrлерода, при сжиrании
дает в тхвое больше Ten..la, чем древесина, отличается малой зольностыо,
почти не содержит вредных ПрИ\1есей, обладает высокой сорбционной
способностью. Это основной продукт пиролиза. rлавные области ПрИ 1е
нения: производство полупроводников (из кристаллическоrо кре IНИЯ) и
сероуrлерода; ОЧIlстка БОД и растворов (активированный паром уrоль).
Ж и ж к а раствор продуктов разложения древесины; при отстаива
нии образуются два слоя: верхний водный и нижний С fОЛЯНОЙ. Из от..
стойной И растворенной в сырой жижке С IОЛЫ получают антиокислитель
бензина, антисептики (креозот) и друrие продукты. Из водноrо слоя жиж..
ки выделяют уксусную кислоту, метиловый спирт, ацетон и друrие раство"
рители. В последние [оды значение жидких продуктов пиролиза снизи..
лось; они используются r:Iавным образом в качестве топлива.
r азы, образующисся при пиролизе древесины, используют в каче
стве топлива для обоrрева реторт аппаратов пиролиза.
При пиро..1изе древесины и коры выход основных продуктов зависит
от породы, о чем свидетельствуют данные В.Н. Козлова [по 52], представ
66
ленные в табл. 8. Кора при сухой переrонке по сравнению с древесиной
дает больше смолы, yrля и rазов, но меньше уксусной кислоты и метило
Boro спирта.
8. Выход основных продуктов при пиролизе древесины и коры
Выход, о о от массы абс.
с х. сы ья
Сосна Бе ёза
Уrоль 37,9/42,5 33,0/37,4 Метиловый
rазы 18,2/19,8 15,3/18,5 спирт
Уксусная кислота 3,1/0,85 6,9/2,55 Смола 7,0/8,4 6,3/14,9
При м е ч а н и е. В числителе выход при пиролизе древесины в знамеllате..lе коры
Продукт
Продукт
Выход, % от массы
абс. с х. сы ья
Сосна Бе ёза
0,85/0,31 1,6/0,69
Технические условия на сырье для пиролиза и уrлежжения в виде
круrлых или колотых поленьев реrла fеlIтированы [ОСТ 2426 80.
Fазuфuкацuя древесины происходит при воздействии воздуха или
ero смеси с паром. Те lпература в зоне rазификации выше 800 ос. Кроме
rазообразных получают жидкие продукты (10 00). Основная цель получе..
ние rорючих rазов; перспективно использование компонентов rазовой
смеси для получения \1етана, метанола, бензина и друrих продуктов.
Эффективные направления термической переработки древесины се
карбонизация (получение yrля), производство жидкоrо и rазообразноrо
топлива.
СЖUZQuuе древесины и коры. Качество древесины как топлива oцe
lIивается т е п л о т о й с r о р а н и я . Этот показатель представляет собой
количество тепла, выделяющееся при полном сrораНИI1 1 кr древесины.
Низшую (без учета тепла, образуюшеrося при конденсации водяных па..
ров) теплоту сrорания, Q кДж/кr можно определить по формуле
д.и. Менделеева, которая применительно к древесине имеет вид:
Qи == 339 С + 1031 H 109 O 25 WOTH,
(1)
rде С, Н и О
WOTH
содержание уrлерода, водорода и кислорода, 00.
относительная влажность древесины, %.
Вычисленные по указанной формуле значения отличаются от экспе
риментdЛЬНЫХ на 5 10 %. Теплота сrорания единицы массы абсолютно су..
хой древесины почти не зависит от породы, так как элементный химиче
ский состав древесины различных пород примерно одинаков. У сухой дpe
весины теплота сrорания составляет в среднем 19 МДж/кr. Для сравнения
.
укажем, что теплота сrорания, МДж/кr , торфа 16, антрацита 25, Iазута 40
· 1 МДж == 106 Дж == 239 ккал
67
с повышение f влажности топлива теплота сrорания снижается, и у
свежссрубленной древесины она в 2 и БО'1ее раза \1еньше, че 1 у абсолютно
сухой.
Теплота сrорания коры несколько выше, че I у древесины соответст..
вующей породы (18 23 МДжiкr). Однако наружная часть коры березы
(берсста) имеет теплоту сrорания 35 МДж/кr.
Теплота сrорания единицы объем:а, fЗ древесины может быть ПО..1У"
чена умножеНИС\f Qи на плотность дрсвесины. Поскольку плотность дpeBe
СИНЫ у разных пород различна, теплота сrорания единицы объе\fа дpeBe
сины сущсственно зависит от породы.
В отличие от Ka feHHoro yrля и нефти древесина при сжиrании не об
разует Сt:рНИСТЫХ соединений, заrpязняющих окружающих среду. Требо..
вания к качеству дров для отопления отражены в [ОСТ 3243---46.
В последнее вре IЯ достаточно широко используется древесное
топливо с УЛУЧIIJенными потребитеЛЬСКИ IИ свойствами n е л ..1 е ты. Это
измельченная древесина, спрессованная в цилиндрики диа fетrОh-f 6 8 ММ,
высотой до 20 1M. Теплота сrорания пеллет при W ОТН 1 О % составляет 17
МДж/кr.
ПО.lJучение и использование э страКТIIВНЫХ веществ из древеси..
ны и opы. При)кизненное ИЗВ..lечение с 1 О Л Ы (живицы) из древесины
хвойных пород достиrастся путе 1 П о Д с о ч к и .
Осенью на очищенном от rpубой коры участке поверхности ствола
сосны и кедра нарезают вертикальный желобок (рис. 22), а весной через
каждые 3 5 дней снимают направленные под уrлом 3 5 о к желобку по..
'Jоски коры И древесины, образуя п о Д н о в к и rлубиной 5 ММ. Рана, нано..
симая дереву при подсочке носит название к а р р а. Из перерезанных
С\IОЛЯНЫХ ходов находяшаяся в них под давлением 1 2 МПа живица выте..
кает в подновки И по желобь.у направляется в прие IНИК. Сбор живицы из
ПРИt:мника производят 1 2 раза в месяц. Сезон подсочки составляет 4..6 мес.
В среднеt\-1 с одноrо CocHoBoro дерева получают 1,5 кr )l(ИВИЦЫ за сезон. Наи..
более СМОЛОПРО;J,уктивна сосна КрЫ1fСКая. для уве"lичения выхода живицы
ПрИt\-lеняют химические стимуляторы, которыми смазывают 1I0ДНОВКИ.
В наибольших количества. добываIОТ сосновую живицу, представляю..
щую собой прозрачную смолистую жидкость с характерныIM скипидарным
запахОl\l. На воздухе живица i\tyrHCeт, твердеет и превращается в ХРУПкyIо
белесоватую \faccy б ар р а с . Полученная в результате ПОДСОЧЮI сосновая
живица содержит ПрИl\1ерно 75 % канифоли и около 20 о о скипидара,
остальное составляют вода и механические примеси.
68
Рис. 22. Схема ПОДСОЧКИ сосны:
1 желобок; 2 подновки; 3 карра; 4 приемник
Кедровой живицы добывается значительно
меньше, чем сосновой. Подсочка ели илиственни"
цы в широких промышленных маСll(табах ПОI\.а не
ведется. Однако собирают еловую серку засо
хшую живицу с пораненных деревьев. Ее исполь..
зуют для извлечения смолистых веществ, приме..
няемых в производстве морозостойкоrо бетона, а
таюке пенобетонсв. Добываемая в небольших ко..
личествах лиственничная живица не кристаллизу..
J ется при хранении; она используется как сырье для
изrотовления лучших сортов лаков и красок, для
Ц. 1едицинских целей и т. д. Получают живицу и из
пихты, но не из древесины, в которой нет смоля..
ных ходов, а из коры. В первичной коре, в 1eCTe
разрывов смоляных ходов, образУIОТСЯ вздутия. По
fepe утолщения ствола такие вздутия, самостоятельно разрастаясь, обра..
зуют желваки: их прокалывают и выдавливают живицу в переносные при..
емники. Пихтовая живица (бальза f) имеет близкий к стеклу коэффициент
преломления, дает совершенно прозрачную пленку и применяется в опти
ческой промышленности, микроскопии и Т. д.
Живицу можно раСС.матривать как раствор твердых смоляных кислот
в жидком терпентинном масле. При переработке живицы на канифольно..
терпентинных заводах происходит OTroHKa с водяным паром летучей час
ти с К и п и Д а р а и уваривание к а н и Ф о л и .
Скипидар и канифоль можно получать путем экстракционной пере..
работки спелоrо пнёвоrо осмола (ОСТ 13 131 82), ядровой части
сосновых пией с повышенным относительныIM содержанием смолы за счет
отrнивания, в течение 8 15 лет и более, алосмолистой заболони. в неко"
торых случаях целесообразно использование свежеrо пнёвоrо осмола, за
rотавливаемоrо одновременно с рубкой деревьев или через 1 2 rода. В ка..
честве сырья применяют также и с т в о л о в о й о с м о л древесину
стволов сосновых деревьев, сильно просмолеННУIО в результате про веде..
иия особоrо вида подсочки.
В качестве растворителя при извлечении смолистых веществ исполь..
зуют чаще Bcero бензин. Полученный экстракт подверrают разrонке. Pac
творитель и скипидар отrоняют, а канифоль остается. Экстракционные
продукты уступают по качеству скипидару и канифоли, полученным из
живицы. Из экстракционноrо скипидара получают сосновое флотационное
масло для обоrащения руд.
Скипидар находит широкое применение как растворитель в лакокра
сочной промышленности, для производства камфары, душистых и биоло..
69
rически активных вешеств. Камфара используется в медицине, в про извод..
стве целлулоида, лаков и кинопленки.
Живичная, экстракционная и талловая канифоль uеннейший лесо
ХИ fический продукт. Канифоль потребляет промышленность синтетиче
cKoro каучука, она идет для проклейки бу:мarи. rЛИЦt:рИНоВЫЙ JфИр кdни
фоли вводят в состав нитролаков. Канифоль используется для изrОТОВ'Iе
иия 'Электроизоляционных fатериалов, в мыловаренной полиrpафической,
IUИННОЙ и друrих отраслях промышлеНIIОСТИ,
Д у б и л ь 11 Ы е в е ш е с т в а можно получать из коры ивы (8 .12 %
таннинов), ели (7 12 00), лиственницы (10----15 00), пихты (7 15 00) и lIeKO
торых друrих пород, а также из древесины дуба и каштана, которые COOT
ветственно содержат около 5 и 7 о о таннинов. Промышленность Д..1Я произ
водства дубителей использует лиственничное, еловое и ивовое корье, заrо
тавливаемое соrласно rOCT 6663 74, а также древесное сырье из дуба 11
каштана (rOCT 41 06 74). Дубильные вещества экстрarируют rорячсй во..
10Й. Товарными продуктами являются .кидкие, тестовидные или твердые
IIорошкообразные дубильные экстракты.
Использование древесной зелени и коры. Древесная зе:Iень вклю"
чает в себя листья (хвою), реrламентированное количество примесей KO
ры, древесины, а также неодревесневших побеrов, почек, семян и т. д. Co
rласно rOCT 21769 76 хвойная древесная зелень представляет собой TOH
кие ветви (диаметром до 8 мм) с хвоей, заrотапливаемые от свежесрублен..
ной древесины. Лиственная древесная зелень используется пока мало.
В живых клетках, особенно в листьях (хвое), содержится MHoro био
лоrически активных веществ: витаминов, хлорофилла, каротина, фермен
тов, \lикроэ..lеf\1ентов и др. В хвое в 6 раз больше аскорбиновой кислоты
(витамина С), чем в ЛИ.монах и апельсинах. Эти вещества неоБХОДИl\fЫ не
только растениям, но человеку и животным. Поэтому в качестве добавки в
рацион питания животных используют веточный корм, хвойную виUlМИН
ную муку (rOCT 13797 78).
БлаrО..1аря работам Ф.Т. Солодкоrо (ЛТА), А.И. КалНlIньша (ИХД) и
друrих исследователей, нродолжающимся в С. Петербурrской лесотехни"
ческой акаде ии [88], создан ряд пенных пренаратов. lIзвестна хвойная
хлорофиллокаротиновая паста, применяемая для лечения ОЖОI'ОВ, кожных
заболеваниЙ и друrих иелей. 1'1з бензиновоrо экстракта древесной зелени
получают провитаМИIIНЫЙ концентрат с большим содержанием витамина
Е; хлорофилин натрия, близкий по строеНИIО к rе!\10rлобину крови.
Продукты из древесной зелени используются в парфюмеРНО КОС 1ети
ческой промышленности; выпускаются средства для отпутивания и уничто"
жения насекомых, борьбы с rpибами и вирусами, лечебные экстракты.
ММА ИМ. Сеченова Вl-IЛАР и СО РАН разработали препарат «ДHK
вертин», рСКОl\lендуемый в виде пищевых добавок при воспалительных за..
болеваниях. Он также используется в качестве антиокислителя, увеличи
вающеrо срок хранения продуктов.
70
в древесной зелени содержатся также э фир н ы е м а с л а леrко
летучие ароматические вещества. Наибольшее количество эфирных \1асел
(2,5 %) содержится в пихтовой лапке; в сосновой и еловой лапке их в 5 7
раз меньше. Эфирные масла получают из древесной зелени пyrем отrОНl\И
их с паром и последующей конденсации. Широко известно п и х т о в о е
э фир н о е м а с л о (rOCT 11699 80), используемое для синтеза камфа..
ры в производстве парфюмерии и косметики, мыловарении и др.
Из тяжелой фракции CocHoBoro и еловоrо эфирноrо масла (побочно
ro продукта при производстве хлорофилло каротиновой пасты) получают
п и н а б и н эффективное средство для лечения почечно"каменной 60"
лезни.
Пyrем прессования лиственной и хвойной древесной зелени получа..
ют боrатый витаминами и микроэлементами натуральный сок, который
l\10ЖНО использовать в сельском хозяйстве парфюмерии, медицине и пи..
щевой промышленности (при изrотовлении безалкоrольных напитков,
maP!\-lелада).
Кора как уже отмечал ось, используется для получения 1кстрактив"
ных веществ, rpубых KOp IOB, кормовых полуфабрикатов (из осины).
Пyrем компостирования с добавкой аммонийных и фосфорсодержащих
солей кору можно превратить в ценное удобрение. Кору используют для
получения строительных (rлавным образом теплоизоляционных) плит, а
при не возможности переработки в виде топлива.
r ЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ И
КОРЫ
10. Внешний вид древесины
Цвет. Древесина поrлощает падающее световое излучение избира..
тельно. От спектральноrо состава отраженноrо ею cBeToBoro потока зави..
сит возникающее зрительное ощущение, называемое цветом.
Обычно для характеристики цвета древесины используют словесные
описания, в основе которых лежат определенные зрительные образы или
символические понятия. Однако это свойство древесины можно объектив..
но охарактеризовать с помощью методов, которыми располаrает к о л о
р и м е т р и я (от латинскоrо "колор" цвет) наука о цветовых измерени..
ях. Для этоrо необходимо установить численные значения трех показате..
лей UBeToBoro тона А, чистоты Р и светлоты р.
Ц в е т о в о й т о н определяется длиной волны А чистоrо спек..
тральноrо цвета. Обычно цвета окружающих нас объектов более или менее
блеклые, так как чистые спектральные цвета разбавлены белым. Ч и с т о
т а цвета Р, которая характеризует степень этоrо разбавления может изме
71
няться от 100 % до нуля. С в е т л о т а определяется коэффициеНТО\1 OT
ражения р. Для белых поверхностей, отражающих маКСИ fальное количест
во световой энсрrии, коэффициент отражения близок к единице, для черных
приближается к нулю.
Характеристики Цвета древесины IОЖНО устаНОВIПЬ, используя фото
Э:Iектрические колориметры или атлас цветов, представляющий собой аль
бом с большим количеством накрасок. Каждой накраске соответствует опре
деленный Hot\1ep, по KOTOpOl\f)' в таблице справочника, приложенноrо к аТ..1а..
су, находят значения Л, Р и р.
С помощью TaKoro атласа aBTopO 1 БЫ"lИ определены пветовые ха..
рактсристики пород из коллекuии млти. Бы..lО показано, что выдержан
пая в течение 5 20 лет древесина большинства отечественных пород Becь
ма l\1ало отличается по цвеТОВО1vIУ тону. Длина волны л КО..1сб..1СТСЯ В пре
.
делах 578 585 Hl\1 , что соответствует желтому участку спектра. Вместе с
Tel\1 наб.,1юдается большое разнообразие значений чистоты цвета Р, KOTO
рые ИЗ 1еIlЯЮТСЯ в пределах зо о 00. CBeT.loTa р изменяется в еще боль
ших предеJlах (20 70 %). Данные, хараКТСРИЗУЮlцие ивст некоторых из ис
следованных пород, приведеllЫ в табл. 9
9. Цветовые характеристики древесины некоторых пород
Порода Цветовой ТОН Чистота Светлота
Л,НМ Р,Оо р,Оо
Лиственница ядро 583,5 54,0 32,5
Тис ядро 585,5 55,8 25,1
заБОJl0НЪ 579,2 45,6 53,5
С OCHd ядро 581,1 51,6 49,0
заБО.lОНЬ 579,0 47,0 58,6
Ель 580,0 44,0 54,4
Кедр ядро 583,0 46,5 39,5
Пихта 579,6 40,1 57,3
Дуб ядро 581,5 53,1 29,9
1 Iльм ядро 582,0 44,3 34,7
KleH 582,0 41,7 41,7
Береза 582,9 42,2 41,6
Бук 582,7 41,6 35,0
Осина I 578,2 38,6 687
Для представления результатов измерения ивета древесины исполь
зуют различные колориrvfетрические спсте IЫ: Х, У, Z; CIE..L* а*Ь* и др.
Основное вещество, из KOToporo состоит древесина, uеЛЛIолоза
почти белоrо цвета. Все \:fноr'ообразие цвеrовых опенков древесины IIрИ
· 1 нанометр (пм) == I МИ.1JiИМИКРОНУ == 10.9 \{
72
дают ей вещества, заключенные в полостях клеток или пропитывающие их
стенки, красящие и дубильные, смолы и продукты их окисления.
Древесина ПОРОД yмepeHHoro пояса окрашена бледно, а тропиче
cKoro пояса очень ярко. liнтенсивность окраски увеличивается свозрас..
том, особенно у ядровых пород; в оптиrvlальных условиях роста окраска
бывает более яркой.
Древесина мноrих ПОрОД изменяет цвет при выдержке под влиянием
воздуха и света. Тем не t.feHee цвет мноrих ПОРОД настолько характерен,
что может служить одним из признаков при их распознавании. Изменение
цвета древесины чаще Bcero указывает на поражение ее rpибами.
В речной воде древесина дуба сильно темнеет в результате соедине..
ния дубильных веществ с солями железа. Этой же причиной объясняется и
появление на поверхности дубовых пиломатериалов черных полос и пятен
при распиловке сырой древесины. Заболонь сосны после сплава иноrда
приобретает желтую окраску, а древесина березы оранжеВУIО. При про
паривании древесины бука она довольно равномерно окрашивается в кpac
новатый цвет. После высокоте fпературной сушки у древесины хвойных
пород появляется буроватая окраска.
Цвет одна из важнейших характеристик внешнеrо вида древесины,
которую учитывают при выборе пород для внyrpенней отделки помеще
ний, изrотовления мебели, музыкальных инструментов, художественных
поделок, спортивноrо инвентаря и Т. д.
Блеск. ПОД блеском древесины понимают ее способность направ"
ленно отражать световой поток. Наибольший блеск наблюдается при ос..
вещении зеркальных, Т. е. rладких поверхностей с размерами неровностей,
меньшими половины длины световой волны. В отличие от них матовые
поверхности, имеющие однородные неровности больших размеров, отра..
жают световой ПОТОК диффузно, т. е. равномерно во все стороны. Поверх..
ности даже самым тщательным образом обработанной древесины прибли
жаются к матовым и MOryт характеризоваться коэффициеНТО 1 диФФузноrо
отражения (белизной).
Если на продольных разрезах древесины встречаются участки со
сравнительно lIебольшими структурными неровностями, появляются бли
ки, отсветы. Такой способностью обладают сердцевинные лучи на ради..
альных разрезах (лучше расколах) древесины клена, платана, бука, ильма,
дуба, кизила, белой акации, айланта; шелковистый блеск свойственен дpe
весине бархатноrо дерева. Из иноземных ПОРОД особенно заметным бле..
ском отличается древесина сатиновоrо дерева и fахаrони (красное дерево).
Исследования, проведенные ранее автором и позднее Б.М. РыБИНЬThI
(МЛТИ) с помощью блескомера ФБ 2, показывают, что при использован
ном способе измерения степень блеска зависит от колориметрических xa
рактеристик древесины и ее белизны. Че 1 больше белизна, Te 1 выше из
73
меряемые показатели блеска. Эти показатели возрастают с увеличением
yrла падения (и отражения) cBeтoBoro потока.
Пока еще не удается дать полную количественную характеристику
блеска древесины, точно соответствующую нашим зрительным восприятиям.
Текстура. Текстурой. называют рисунок, образующийся на поверх..
ности древесины вследствие перерезания анатомических элементов. Чем
сложнее строение древесины и разнообразнее сочетание отдельных эле
ментов, тем боrаче ее текстура. В строении древесины хвойных пород при..
нимает участие сравнительно мало типов упорядоченно расположенных aHa
ТО fических элементов, создающих довольно однообразную текстуру.
у хвойных пород текстура зависит в основном от разницы в окраске
ранней и поздней древесины, а также от ширины rодичных слоев. }tIзвили
стые очертания rодичных слоев образуют более интересный рисунок, oco
бенно у лиственницы (рис. 23, а) и тиса на таllrенциальном разрезе.
для древесины лиственных пород с более сложным строение 1 ха..
рактерно наличие видимых невооруженным rлазом крупных сосудов (на..
пример, ясень, бархатное дерево, дуб), сердцевинных лучей, обычно oкpa
шенных темнее, чем окружающая древесина (например, бук, ильм, платан),
неправильно расположенных волокон и т. д. Это создает более боrатую
текстуру.
Выбор направления разреза древесины определяет характер тексту..
ры. Из наших лиственных пород на радиальном разрезе красивую TeKCТY
ру, обусловленную наличием сердцевинных лучей имеют: бук, платан,
клен, явор, дуб, ИЛЫ\I, караrач (рис. 23, б). Три последние кольцесосуди
стые породы ценятся своеЙ текстурой и на танrенциальном разрезе.
Кроме этих пород на танrенциальном разрезе красивую текстуру,
образованную в основном перерезанными сосудами, имеют: ясень, rpец
кий орех, бархатное дерево, каштан съедобный, вяз.
Путаное расположение волокон (свилеватость) создает отличаю..
щуюся высокими декоративными свойствами текстуру древесины капов
наростов на стволах деревьев лиственных пород. Так называемая узорчатая
древесина наблюдается у карельской берёзы (рис 23, в). Очень ценится
текстура "птичий rлаз", представляющая собой аномальную древесину бе..
лоrо клена. Выразительна волнистая текстура ясеня маньчжурскоrо
(рис. 23, [). Своеобразную текстуру можно получить при неравномерном
прессовании древесины, лущении ее ножом с волнистым лезвием, а также
при лущении древесины под уrлом к направлению волокон. Текстура, TaK
же как и цвет, определяет ценность древесины как декоративноrо материа
ла. Прозрачная отделка древесины лаками проявляет ее текстуру. Лаковое
· Не следует смешивать с анrлийским термином "texfure", который используется
для обозначения фактуры древесины: анатомических неровностей, мелко и крупно
слойности.
74
покрытие, И\Iеющее близкий к древесине коэффициент преЛОl'vfления света,
увеличивает прозрачность поверхностных слоев и способствует зритель
HO IY восприятию rлубины текстуры.
-l 4 "
" ':S. ,; .
.;' "
,{' 4t;/' ,
{ t '., ,
' , . '
-4- f ·
J .t-j 1.
. .
. . '11 "
" . i' 1-
. . .
, '. ., " , . :;'.:" " '
'. 1f' .'. · . w 1; .
. :.< -, .: "l · ':.',,'
. f . . , ,.., I
',;., . :-. .i '.;
". ." t";' ', 1',
" . 1'L fjr .
' i'"
у" '!\. :t' Jtl,' {;" ' .
f'.\ :f. " . .
3. = . 'i.' , -' 'т: f. : . :',"
i;1, t . . ;, : р . ,
. . . /. :_.$ L ! . j1(;' .'.
. , . . b j ,
,.1 i 1111 ,.} t". .:. ......
(( :/ . I : , . А. t '
... 't, 'f" - \1':.
. ., . '
, \
, I','
' ::: '
. " ;
1. :'
... i
,
" ' .
.. t ...
. 1 · _; ', ::..Jt ;.
r r
I I
J:
а
t "" , '\
...
' , 11 ,
.... ( \ ,.., \
,
.
J(. ... t
" . . \.
l .! \) '""
). с:-' · ,,'t · t .. '
,,'"
t. (\' ,.
с. ......
,\.
. \
. .
.
\
, ..
"
\ .....]
в
". " .....
;. ,.
't1 .
'" \;, .'
,:- l :
... -=;-
. .
.; '. .
J!:' i
' : :
'Е'
" .... ;. ';.
. . ......'.. ..' t . ,4 1f ' .. '!.
"".... . .'"1:' ,.."
".:.... \., . , '.
: ' "' i "'. .,'1 ior '"'4'
. .' 1., ; " '. . ,;
, f . "'\ .' . . J
.. . ". Т . '& f .7
..... '.-.; · J.;
!' .' .,.!.
, j ,.
J- · .. .;
'. · 'J ,'" : I
.. ..
:.. '. "
.'1 ..
, . ..'
"
"
... . '. i
. t. ;.. .<t. I .....' 1
Irr ::. .,.... ...:'.. "r
,
. ' '!' '. .!..--;.:, v ;;
/L' . . I # ,(.. .' {'
,. , f '. ... . ·
, . f ." , '....; '!
' ,' ;.:---
:.*
.
"1.:.... ,. . ". .' 118f8; -If. .
.. 1- .. . L ....
.. '. .... ' '-"" I . :... . _
. I ....... .. . 04
f:.'" . ".. ""
,11 . . .:. t.) . ,. .' ..rA.:
f1,. W' "''" ....
' "..... \ '", ; .
, ;.. ц. .. '; . '
,..: t ,: _ . l' , . .
,. " 1<0/ '\. . t "1 . i ..
, t. ,..' '1- ' '. .' "1 '. ., ..:...- .. .1
,... . .. .'1 r "f; '''';;f
.. 11
1"
'. .
1.- :
,.
..
-:
,
i ... '
.
.... {.
. ..
6
., : " .1'1- ш." ' m"r.""" '\ rI
l I': k', . .' (. . \ 1)\ , t
:.';;: ,..: · :; \k: Il;, <
:\ ,} . . {
..,.. ", " (" \:.); .
: ,'; Ji.: ',: i.- .. :'. .'..r '1
I (!. '1... ,;" '1 '''' , .
'I\f: ,..'{": .f' ,'...., . . -, "."
':;.:'1,); 1i1 ' ,\:t J} , ).it » . )\!! {1:11
. . /., :: (' . "' ' . .1 ' } 1'f/ J
)lt1i'!.' . :. t: l' ,-.,:t'r. \., '\1" r;,
'.t. -:... · ... ,. '-. · \ .".." . t \..'.\ \ ., '
, .'1"" 1".. \ ..;. '1;. ...... ".. '..,', '\ \.\', \ ., '. \ " , J
"'.a\' . , '1 ,t" 'i.J '. . t
.; : J.',);'. ,' ,. ,'{J,A ,/., \ !lY '\ "
, " . . ,( \ (" " t. '; _ \ . \ 1 ), !
:!' t.' ':'1.'J.;. i. \ . 1 . . (( (\«(y т"
.'. I; ., со А"._" '\'. . (l \, ;". "t , \:
о', \\...\.. I 1.. .1 "" ""'., :\:'\,
,;If'lJLI.... -: .. ' :. .. t.t . 1. -. _ J) ,.,-
11 ( :: !,.;t;( ' &.i;g" ' 1, \{ «(r , ,
},.: , ....,J,., f,' . l).. ,\ ,. (\.,, )
"I!l\.. J.\ ',.;J} .. " ,09.. . . . ,_. (!
' '.\' I( \l/ ! '{, ( f:f )/[I{f{ r\
11: На. .: ] ' v.1. ", " '1 ' ' .. .... \
.. ...:t . .. ';, \: '. 1. (
, (, 1. "'Yl )1,' Jr, .:.... " .
\ ...... '..0.:.. ::':'; "J \ l'l:" "'\ ' <l( (f(l l
,.... ; " .t, J" :\i 'l-' ) t 'l\P'T,l/ .)
, . . : '. '-l" ,. "11' t { { ;.
.l. . ,} ,', l., " .' . ,..., ' -... t.-, \
. . , J 't' 1 ' " t ',f,,)' \ .
. I .' ,\ ' . j ',,' \. \1 ' I '
:(.{, ',".(it;' , ,'" 1 . . .i . " t(tH f. f
2
Рис. 23. Текстура древесины:
а лиственницы (lанrенцJ.fЗЛЬНЫЙ разрез); 6 ильма (радиаJIЬНЫЙ разрез); в карельской 6epe
зы; z ясеня маНЬЧ УрСl<оrо (волнистая)
75
MaKpOCТPY '7Ypa Для оценки качества древесины по внешнему ви
ду используют некоторые характеристики макроструктуры: ширину ro
ДИЧНЫХ слоев, степень равнослойности, содержание поздней древесины в
rодичных слоях, равноплотность, а также величину и характер распреде
ления анатомических неровностей.
Показателем rодичноrо прироста, характеризующим среднюю ш и
р и н у r о Д и ч н ы х с л о е в , СЛУЖIП число слоев, приходящееся на I см
отрезка, oTMepeHHoro по радиальному направлению на торцовой поверхно
сти образuа. С т е п е н ь р а в н о с л о й н о с т и обычно оценивают по
разнице в числе rодичных слоев на двух таких соседних участка длиной
по 1 СМ. С о д е р ж а н и е поз Д н е й Д р е в е с и н ы определяется coor
ношением в процентах между суммарной шириной зон поздней древесины
lJ общей протяженностью (в радиально.М направлении) участка измерения,
включающеrо целое число слоев.
Соrласно rOCT 16483.18 72 на торце образца про водят карандашом
линию в радиальном направлении, отмечают rраницы крайних целых [o
дичных слоев на участке примерно в 2 см и подсчитывают число слоев N.
Расстояние 1 между отметками измеРЯIОТ масштабной линейкой с поrреш..
ностью не более 0,5 ММ. Число rодичных слоев в 1 см вычисляют с по
rpешностью до половины слоя по формуле
N
п= .
1
(2)
Затем в каждом rодичном слое между отметками измеряют ширину
поздней зоны о измерительной лупой с поrpешностью не более 0,1 мм; по..
лученные величины складывают и процент поздней древесины подсчиты
вают с поrpешностью до 1 % по формуле
т = lОО Б , (3)
rде L б общая ширина поздних зон; 1 общее протяжение тех rодич
ных слоев, в которых измерялась ширина поздней зоны.
Существуют различные автоматизированные приборы для измере
ния этих показателей. В отечественной практике находит применение fИК
родендрометр, разработанный в MaprТY.
Как указывалось ранее, ширина rодичных слоев и содержание позд..
ней древесиныI у разных пород различны, они изменяются по высоте и pa
диусу ствола, зависят от условий прОllзрастания. В табл. 1 О приведены
ориентировочные характеристики макроструктуры древесины для некото"
рых наших пород [27, 9].
76
р а в н о n л о т н о с т ь древесины характеризуется раВНО lерностью
распределения tеханических тканей по ширине rодичноrо слоя. Малой
равноплотностью обладает древесина пород с резкой разницей в строении
ранней и поздней зон rодичных слоев.... лиственница, сосна, дуб, ясень и
др. Высокой равноплотностью отличаются са tШИТ, Iруша, rраб, клен, бук,
ольха, осина, липа и ряд друrих пород.
Поверхности древесины, как бы тщательно они не обрабатывались
режущими инструментами, всеrда будут иметь те или иные неровности,
образованные перерезанием полых анаТО fических элементов.
10. Ширина rодичных слоев и содержание поздней древесины у
некоторых пород
Порода
JIиственница сибирская
Сосна оБЫКНОRенная
Ель обыкновенная
Ель снбирская
Дуб Lfсрешчатый
Береза навислая и ПУIuистая
ОСИНd
Район произрастания
Число rодич
ных слоев в
1 см
5,5
13,5
11,8
6,9
11,2
12,1
6,5
9
5,5
Проuент
поздней
древесины
34
29
26
29
27
21
25
25
65
Западная Сибирь
Восточная Сибирь
Север европейской части
Западная Сибирь
Восточная Сибирь
Север европейской части
Западная Сибирь
Восточная Сибирь
Центральные районы CB
ропейской чаСТI1
Центральные районы CB
ропейской части
Центральные районы eB
ропейской части
5,5
5,4
Поверхность продольных разрезов .tlревеСИIIЫ ТdКИХ часто исполь..
ЗУt:МЫХ для отделки пород, как дуб, ясень, орех, ильм, по данным
Б.М. Буrлая и Н.М. Бессоновой имеет а н а т о м и ч е с к и е н е р о в н О ..
С Т И высотой до 200 мкм И более. У хвойных пород неровности имеют вы..
соту 8",,()0 lK I, а у большинства рассеяннососудистых лиственных пород
3 О....} 00 MK t.
11. Влажность древесины и КОрЫ; свойства, связанные с се
И3!\lенеllllеl\1
Вода в древесине. В растущем дереве древесина содержит значи..
тельное количество ВОД()I, необходимой для ero )кизнедеятельности. В
срубfJенной древесине в заВИСИl\10СТИ от условий хранения и транспорти..
ровки содержание воды может увеличиваться ИJIИ уменьшаться. При ис..
пользовании древесины в большинстве случаев воду из нее удаляют с цe
лью улучшения качества материалов 11 rотовыл изделий.
77
Для количественной характеристики содержания воды в древесине
используют показатель в л а ж н о с т ь. Под влажностью (абсолютной).
понима от выраженное в процентах отношение массы воды к массе сухой
древесины:
w = lOO(m то) . (4)
то
rде lп масса образца влажной древесины, r; то масса образца абс. сух.
древесины, [.
Влажность древесины измеряют прямыми и косвенными методами.
Прямые методы основаны на выделении тем или иным спосоБО f ВОДЫ из
древесины. Воду можно оrделить путем в ы с у ш и в а н и я и определить
влажность с заданной степенью точности. Соrласно [ОСТ 16483.7 71 с
поrpешностью до О, 1 о о можно определить влажность проб из образцов,
подверrавшихся физико"механическим испытаниям.
Очищенные от заусенцев и опилок пробы помещают в стеклянные
бюксы с притертыми крышка\1И и взвешивают на аналитических весах с
поrpсшностью до 0,001 r. Бюксы используют для Toro, чтобы масса пробы
не изменилась во время взвешивания. Массу бюксы определяют заранее на
тех же весах. rlробы находятся в бюксах (но со снятыми крышками) и во
время высушивания.
Пробы высушивают в сушильных шкафах небольших камерах, ча
ще Bcero с электрическим HarpeBoM и автоматическими реryляторами TeM
пературы. Бюксы с пробам и находятся в шкафу при температуре воздуха
103:t2 ос дО тех пор, пока не будет достиrнуто постоянное значение массы,
устанавливаемое контрольными взвешиваниями. Первое взвешивание про
водят через 10 Ч., а далее через каждые 2 ч. Если разница в массе при
двух взвешиваниях с указанным интервалом окажется менее 0,002 r, счи..
тают, что достиrнуто абсолютно сухое состояние древесины. Пробы из
смолистой древесины хвойных пород не должны находиться в сушильном
шкафу более 20 ч.
Перед каждым взвешиванием бюксы закрывают крышками и охлаж
дают в сухом воздухе в 'Эксикаторах сосудах с безводным хлористым
кальцием или серной кислотой концентрацией 94 о о. Влажность, о о, вычис
ляют по формуле
.
Иноrда, например, при определении содержания воды в дровах, используют
lOO(m т )
показатель "относительная влажность" тH = О .
т
78
w=m2 m3100, (5)
тз т)
rде /11) 'facca бюксы, r; п12 масса бюксы с пробой до высушивания, r;
/11з \faCCa бюксы с пробой после высушивания, r.
Влажность древесины с БО"lьшей поrрешностью (до 1 00) определяют
по образцам размерами 20х20х30 ММ, взвешивая их без бюкс на техничс..
СКИХ весах с поrрешностью до 0,01 r. Пос..Jе псрвоrо взвешивания образцы
ПО\fеlпают в сушильный шкаф, в KOTOPO\f они находятся до тех пор, пока
по результата t двух последних контрольных взвешиваний (разница ДО.jlЖ
на быть не более 0,02 r) не будет YCTaHOBJleHo достижение постоянной мае..
сы 1110. Влажность образца вычисляют 110 формуле (4). Описанный llрОСТОЙ
и надежный метод определения влажности путем высушивания нашел ши..
рокое применение.
Значительно реже IIрименительно к древесине используют друтой
прямой метод, основанный на oTroIIKe влаrи с ларами толуола ( fетод дис
тилляции). По этому tетоду снача..lа определяют на весах массу образца
влажной древесины. Затем cro наrреваЮl с толуолом; образУЮll(иеся при
этом пары конденсируются, БЛ81'одаря разной плотности жидкостей вода
леrко отде lяется от ТО..lуола и можно измерить ее объе l (массу). Зная мас..
су влажной древесины и массу содсржащейся в ней воды, MO)l(HO опреде
..lИСЬ В..1ажность ревесины в проиентах.
Основной неl()статок прямых leTOДOB заключается в TO!\I, что про
должитепьность процедуры очень велика. При методе ВЫСУllIИRания она
занимает 8 1 О ч, а иноrда и более. JToro недостатка лишены косвенные
методы. Они основаны на ИЗ lерении показателей друrих физических
свойств древесины, которые зависят от содержания ВОДЫ в древесине.
Д.пя создания в л а r о м е р о в широко используются заВИСИ fОСТИ
между влажностью и электрическими параметра\fИ древесины. Наиболь..
шее распространение получили к о н Д у к т о м е т р и ч е с к и е э JI е к ..
т р о в л а r о м еры, основанные на И3\1ерении электропроводности древе"
сины. В таких приборах КОНТdКТ с древесиной осуществляется при помощи
датчика с тре fЯ иrольчатыми электрода IИ. Иrолки датчика вводят через
боковую (не торцовую) поверхность в древесину. Влажность определяют
обычно на rлубине 1 О 1 1.
В современных конструкциях электровлаrомеров вводятся данные о
породе и те fпературе воздуха. На лицевой панели прибора высвечиваются
показания влажности древесины в процентах. Абсолютная ПОI реШIIОСТЬ
изrvlерения вла)I(НОСТИ древесины в области ниже 30 % составляет + 1,5 о о, а
в области БО:Iее 30 о о поrрешность значительно выше
К недостатка\! этих приборов ПО fИ IО меньшей точности (по сравне..
НIIЮ с методом высушивания) относится также и то, что они дают значения
79
локальной влажности древесины в \leCTe введения иrольчатых контактов.
При обычно неравномерном распределении влажности по объему досю!
или заrотовки этот недостаток может быть причиной дополнительных по-
rрешностей в определении интеrральной влажности древесины.
Известны также е м к о с т н ы е э л е к т р о в л а r о м еры, при по
мощи которых по емкости конденсатора с диэлектриком из древесины оп
ределяют зависящую от влажности диэлектрическую проницаемость дpe
весины.
Разработаны конструкции и н Д у I< Т И В Н Ы Х Э л е к т р о в л а r о ..
м е р о в, позволяющих определять влажность калиброванных образцов
древесины бесконтактным способом. Эти приборы основаны на измерении
индуктивности, или добротности контура катушки самоиндукции с cep
дечником из влажной древесины.
Используют также р а Д и о ч а с т о т н ы е в л а r о м еры, которые
измеряют диэлектрические потери, зависящие от влажности древесины, и др.
Имеются предложения измерять влажность по проницаемости дpeBe
сины для peHTreHOBcKoro, бета и rамма излучения и друrими, в TO l числе
и комбинированными способами.
Влажность в растущем дереве распределена неравномерно как по ра..
диусу, так и по высоте ствола. У хвойных пород влажность заболони в 3..4
раза выше влажности ядра и спелой древесины. Так, у сосны и ели Ленин
rpадской области среднеrодовая влажность заболони оказалась 112 и
122 %, влажность ядра и спелой древесины.... 33 и 38 %.
В пределах ядра (спелой древесины) влажность у сосны, ели и лист..
венницы из Восточной Сибири распределена равномерно. В то же время у
пихты, по дaHHЫ 1 в.п. Маркарянца и Л.Н. Исаевой, влажность централь..
ной зоны спелой древесины HaMHoro выше, чем периферической. Анало
rичное явление наблюдается у кедра.
у лиственных пород как ядровых (дуб, ясень, ВЯЗ, ильм), так и безъ
ядровых (береза, осина, липа) распределение влажности по сечению ствола
более или менее равномерно. При этом влажность ядровой древесины у
некоторых лиственных пород (дуб, вяз и др.) может быть значительно BЫ
ше, чем у хвойных, достиrая 7 80 %, а иноrда и более.
Влажность коры в свежесрубленном состоянии, по данньThI ЦНИИМЭ,
в среднем составила: для сосны 120 %, ели 112 %, березы 58 о о. У посту-
пающеrо на предприятия сырья кора имеет меньшую влажность, порядка
6 80 %. Однако при этом влажность наружноrо споя.... корки для ели и
сосны составляет 21 и 27 о о, а для березы 7 о о; влажность луба у хвойных
пород в 7 раз, а у березы в 1 О раз больше. Сплавное сырье И\iест кору
влажностью в З раза большей, чем у сырья сухопутной доставки.
По высоте ствола влажность заболони в хвойных породах увеличи
вается в направлении от комля к вершине, а влажность ядра остается прак
тически без ИЗ fенения. В стволах ядровых лиственных пород (дуб, ясень,
80
вяз) влажность ядра вверх по стволу слеrка понижается, а влажность забо..
лони почти не изменяется, у лиственных безъядровых пород (осина, липа)
влажность уве:rичивается от комля к вершине. Влажносrь коры у сосны в
нижней части ствола на 6 75 % меньше, чем в средней и вершинной. У
ели и березы влажность коры по высоте ствола ПрИ1\1ерно одинакова.
Поскольку древесина молодых деревьев почти полностью состоит из
заболони, она бо;rьше подвержена сезонным КО..lебаниям. Данные об изме
,..
нении В'1ажности древесины сосны, ели, оерезы и осины, произрастающил
в Лепинrрадской области, свидетельствуют о том, что наибольшая влаж..
ность в дереве наблюдается зимой (ноябрь..февраль), а наИ lеньшая летом
(Иlоль..авryст). Влажность заБОЛОНII леТО 1 может быть на 25 50 о о ниже,
чем ЗИ fОЙ, а влажность ядра (спелой древесины) в течение rода почти не
изменяется.
Кроме сезонных ИЗ:\lенений влажность древесины в СТБО..lах paCTY
щих деревьев подвержена и СУТОЧНЫ!\1 колебаниям. Так, в заболони ели YT
ром паблюдалась влажность 186 о о, в полдень 132, вечером 150 %, в забо
лони дуба YтpOl\1 (в aBrycTe) 68 о о, в полдень 72, вечером 66, ночью 71 %.
Различают две фор rы воды, содержащейся в древесине, с в я
з а н н у ю (ил:и rиrроскопическую) и с в о б о д н у ю. Связанная (адсорб
ционная и микрокаПИ:IЛЯРНая) вода находится в клеточных стенках, а CBO
бодная содеРЖIПСЯ в полостях клеток и в межклеточных пространствах.
Связанная вода прочно удеРil\ивается в OCHOBHO 1 фIIЗИКО"ХИ lическими
связями; удаление этой БОДЫ, особенно ее адсорбционной фракции, за
труднено и существенно отражается на большинстве свойств древесины.
Свободная вода, удерживаемая силами капиллярноrо взаимодействия, yдa
ляется значительно леrче и оказывает \1сньшее влияние на свойства дpeBe
сины. Принято называть древесину в л а ж 11 ОЙ, если она содержит только
связаННУIО воду, И.l1И сыр ОЙ, если она содержит кроме связанной и CBO
,..
оодную воду.
Максимальное количество связанной воды в клеточных стенках co
ответствует пределу их насыщения или преде..1)' rиrроскопичности. Раньше
в древесиноведческой литературе эти понятия отождествля..1И. Однако, как
показали исследования, проведенные п.с. СерrОВСКИ 1 и Я.Н. Станко
(МЛТИ) между ними есть существенная разница.
Нами бьти пред,10)l\ены следующие определения указаННЫ 1 теР Iинам.
П р е Д е л н а с ы Щ е н и я к л е т о ч н ы х с т е н о к U'п.н это MaK
СИ fальная влажность клеточных стенок, достиrаеl\-Iая при увла)кнении дpe
весины в воде. Прямое экспеРИ 1ентальное определение 1'Vn.11 затрудни
тельно, ПОСКО..1ЬКУ после увлажнения древесины в Боде или в растущем дe
реве ври ПОЛНОl\-I насыщении клеточных стенок связанной водой в полос
тях клеток и в м:ежклеточных прострапствах находится свободная вода.
Однако этот показатель можно определить, о о, по фОР fуле
81
WП.Н =( JPB 100, (6)
Рб РО
rде Рб и РО соответственно базисная П:IОТНОСТЬ древесины и плотность
абс. сух. древесины, r/c f3;
РВ плотность связанной воды, r/CM3.
Расчеты выполненные автором по этой формуле на основе экспери..
\lентально полученной в МЛТИ (В.П. fалкин и З.Б. Щедрина) степенной
зависимости между разбуханием и плотностью древесины (эта зависи
fOCTb необходима для опредспсния Рб ), показали существенное влияние
плотности на 1Vп Н. ЗаВИСИ IОСТЬ Vn.H = j(Рб) rиперболическоrо ви '1.а; с
увеличением плотности и .H снижается. Об этом свидетельствуют и дан..
ные зарубежных исследователей [по 102]. Указанное явление можно объ
яснить Te l, что с увеличением П..10ТНОСТИ древесины У!\fеньшается площадь
поверхности клеточных стенок, в уrлублениях которых удерживается мик
рокапиллярная вода. Это приводит к уменьшению количества связанной
воды и следовательно, к снижению WП.Н.
Если использовать данные о плотности древесины Рб и Ро наших по..
род, приведенные в таб..l. 19, то вычисленная по фОР fуле 6 величина WП.Н
ИЗ\fеняется от 24 о о (rраб) до 38 % (пихта). Расчеты Т.В. rалкиной по ис..
ХОДНЫ I литературным данным для 117 пород с ПЛОТIIОСТI>Ю Ро от 1100 до
1 00 Kr/ f3 показа..1И, что 11 П,Н изменяется от 22 до 53 00.
спедователыlo явно не подтверждается предполо)кение
Б.С. Чудинова [35], что указанная формула якобы дает значения WЛ.Н,' ко..
торые не зависят от ПЛОfНОСТИ Ро. Предложенная форrvtула наlIIла призна
ние друrих исследователей [100].
При расчетах обычно используют среднюю величину WП.Н = 30%.
Такая величина !vlожет быть принята для древесины пород, произрастаю..
U1ИХ в Y!vlepeHHo 1 КЛИ!\lатическом поясе. Однако для отдельных пород
(особенно с l\lалоплотной древесиной) отклонения от этой величины Ioryт
достиrать 1 o 15 % влажности и даже более. Точные значения WП.Н дЛЯ дpe
весины каждой из отечественных пород предстоит еще определить.
П р е Д е л r и r р о с к о п и ч н о с т и Wп.r это максимальная влаж
ность клеточных стенок, достиrаемая при сорбции паров воды из воздуха;
характеризуется отсутствием воды в полостях клеток и равновесием влаж
ности кл точных стенок с ВОЗДУХО f, Ilриближаюшимся к насыщенному со..
стоянию. Этот показате..1Ь может быть определен ПрЯМЫl\-I экспериментом.
Если очень долrо выпер/кивать древесину в насыщенно воздухе
при относительной влажности <р== 1, то, как БЫ.ll0 показано в работах
82
А. CTaf\.IMa, Б.С. Чудинова [82], f.C. Шубина [83], заполняются водой не
только стенки, но и полости клеток.
Поэтому для определения предела rиrpоскопичности может быть ис-
пользован метод, разработанный ЦНИИМОДом (rOCT 16483.32 77), но с
выдержкой образцов в виде набора стружек не над чистой водой, а над
растворами, понижающими <р до 0,995.
В то время как на величину предела насыщения клеточных стенок
WП,Н изменение температуры практически не оказывает влияния, предсл
rиrpоскопичности Wn.r С повышением температуры заметно снижается и,
например, при 100 ос составляет 19 20 %. При отрицательных те lперату"
рах 1J1n.r также уменьшается и при 22 ОС, по данным разных авторов [82,
83], составляет 17 21 %. Предел rиrpоскопичности, как и предел насыще..
ния клеточных стенок, увеличивается с уменьшением плотности древесины.
у пород с менее плотной древесиной значительно увеличивается поверх
ность клеточных стенок с микроyrлублениями, в которыл происходит кон..
денсация влarи из воздуха [82]. Хотя эти yrлубления лишь условно можно
считать капиллярами, ВОДУ, образующуюся на поверхности, выстилающей
полости клеток, при сорбции \10ЖНО назвать капиллярно"конденсационной.
По нашим расчетаl\.1 количество капиллярно"конденсационной воды
при увлажнении в воздухе несколько меньше количества микрокапилляр
ной воды при увлажнении путем выдерживания в воде. Можно принять,
что при комнатной температуре предел насыщения клеточных стенок
практически равен пределу rиrpоскопичности.
При выдерживании древесины в воздухе определенноrо состояния ее
влажность становится у с т о й ч и в ой. Состояние воздуха характеризует
ся температурой t и относительной влажностью (степенью насыщенности
влаrой) <р, которая \fожет изменяться от О до 100 %. Величина устойчивой
влажности древесины, длительно выдержанной при определенных значе..
ниях t и <р практически одинакова для всех пород. При поrлощении влаrи
(сорбции) она меньше, чем при удалении влаrи (десорбции). Эту разницу
между устойчивыми влажностями принято называть r и с т е рез и с о м
с о р б ц и и . Следует иметь в виду, что при сорбции и десорбции происхо
дит изменение содержания связанной влаrи. Измельченная древесина
(опилки, стружки) с большой удельной поверхностью имеет очень малый
rистерезис сорбции и ее устойчивую влажность называют р а в н о в е с
н о й Wp. у сортиментов из древесины толщиной более 15 мм и шириной
более 100 мм rистерезис сорбции составляет около 2,5 % [61]. Таким обра..
зом, равновесная влажность досок и друrих крупных сортиментов меньше
устойчивой влажности десорбции, но больше устойчивой влажности сорб..
ции примерно на 1,3 00.
Связи между равновесной влажностью древесины и состоянием воз..
духа отражает диаrpамма на рис. 24. При данной температуре и относи..
83
rе1JЬНОЙ влажности (степени насыщенности) воздуха <р равновесную влаж
ность по диаrра 1'lе находят следующим образом. Допустим, например,
что t = 20 ос, а q:> == 60 ; соотвеТСТВУJощие вертикальная и rоризонтальная
прямые перссекаются в точке, которая оказывается расположенной между
двумя наКЛОННЫ 1И кривыми JVp = 11 о о и Wp = 12 о о. Интерполируя полу..
чают искомую равновесную влажность древесины 11,2 00.
O
Ц9
L 1 t:::
26 ,.24 ;"- t:::--
.... 2't. t:::--:::--;% . Область
. 1 1 ....... :;...-
e '" , 16
...- 155 //L/: -Л], поОышеННО20
,.. ;:-.. 1З..." 1 ,/... /V л\ iJаОлеН/JЯ
- ...... ...... 11' / /' / 1
.L "" _ А':)
.... .... .J/t'" V V LtI' /I\
./'" /:,' В У 16.':3
-о
/' ....V V 1/ / \ C)
, / .."..-V /V ,БУ V
"V ....V / I V \.
".. ",., V о /' ,
./ .... {11Ь L", " е
/' y \,\oC / Л:
". Я r,1\ "'" I /V '?I....--V ,С?
B o e ... ../
.: .............. /"" У
J,.....---" / ....1/'" ,,
. ...- 1..-"""" .....",,- ____ ",
I .... I :.--.0-1--'" ............ ... 1'"""'""...... .... -1 WD:: U
8
a7
t:.1 1,
).(
пE'
Е! t'") I и
CJ
....""'"
":::J 0.5
'1
ц*
-..J'
f;j
..Q
l),З
q" :t:
е:
2
t
(3 ОТ
"- 1
о 70 20 30 40 50 60 70 ВО 9О 700 11п 12О 130 1 D 150 180 770 180
Тенпература t ос
Рис. 24, Диat]JаМ\13 равновесной влажности древесины
(по п.с. CepI'OBcKO Y)
При повышеННО:\1 давлении (в среде переrретоrо пара), так же !<ак
при аТ fосферном давлении, равновесная влажность древесины, выдсржан
ной при постоянной относительной упруrости пара <р, будет тем ниже, чеl\[
выше температура среды. Некоторые значения равновесной влажности
древесины в среде переrретоrо пара [по 83] приведены в табл. 11.
11. Равновесная влажность древесины" %, в среде переrpетоrо
пара при повышенном давлении
Давление, Температура, ос
МПа 1) 5 120 130 140 150 160
0,15 9,5 (0,85) 7,4 (0,73) 4,9 (0,55) 3,5 (0,40) 2,4 (0,3 1) 1,5 (0,23)
0,20 13,8 (1,0) 6,7 (0,72) 4,6 (0,55) 3,1 (0,41) 2,1 (0,31)
0,30 7,1 (0,82) 4,6 (0,61) 3,4 (0,48)
Примечание. В скобках указаны значения степени насыщенности пара <р.
При испытаниях с целью определения показателей Физико rvlехани
ческих свойств древесины ее кондиционируют, приводя К Н О Р М а л и ..
з о в а н н о й в л а ж н о с т и. Это равновесная влажность древесины, со..
ответствующая t == 20:t2 ос и <р == 65+5 % и в среднем равна 12 00.
В практике различают пять степеней влажности древесины (СМ.
табл. 12)
12. Степени влажностноrо состояния древесины
Состояние древесины
Мокрая древесина
Свежая (свежесрубленная)
древесина
Древесина атмосферной
сушки (воздушн(\ сухая)
Древесина камерной сушки
(комнатно сухая)
Абсолютно су ая древесина
Условия достижения
Длительное нахождение в воде
Сохранение влажности растущеrо дерева
Влажность,
W,%
> 100
5 100
Сушка или выдержка на открытом воздухе
15 20
Сушка в камерах или выдержка в отапли
ваемом помеlцении
8 12
Сушка при t == IОЗ:t2 ос
О
Высыхание древесины. Влажность древесины, находящейся на от..
крытом воздухе или в пом:ещении, постепенно уменьшается. При этом
происходят одновременно ДВа процесса: испарение воды в окружающую
среду и перемещенис воды изнyrpи К поверхности. Поскольку испарение
ВОДЫ с поверхности древесины происходит быстрее, чем ее продвижение
по древесине, внутренняя зона сортимента (доски, бруса, бревна) имеет
большую влажность, чем периферические зоны. Распределение влажности
по толщине, ширине или длине сортимента характеризуется r р а Д и е н
т о м в л а ж н о с т И, Т. е. TaHreHcoM уrла наклона касательной к кривой
влажности.
При влажности ниже предела насыщения клеточных стенок WП.Н' ко..
rда в древесине содержится только связанная вода, скорость ее передвиже
ния пропорциональна rpадиенту влажности и коэффициенту влаrопровод
ности. В л а r о про в о Д н о с т ь определяет способность древесины про
ВОДИТЬ связанную воду. Вода перемещается в древесине по систе fе м а к..
р о к а п и л л я р о в, заполненных воздухом (полости клеток, межклеточ
ные пространства), и по систе lе м и к р о к а п и л л я р о в в клеточных
стенках. По макрокапиллярам влarа перемещается в виде пара, а по fИКРО"
капиллярам преимущественно в виде жидкости.
При влажности выше WП.Н' коrда в древесине присутствуют не толь..
ко связанная, но и свободная вода, rpадиент влажности, как показал
п.с. Серrовский, не опредепяет скорости передвижения БОДЫ. Если древе..
сина содержит свободную БОДУ по всему объему сортимента, в ней воз
'\fОЖНО лишь передвижение свободной воды в виде жидкости под Действи
85
ем внешних сил (например, разности rидростатическоrо или избьпочноrо
давления). В этом случае передвижение свободной воды будет определяться
в о Д о про в о Д н о с т ь ю (или капиллярной проницаемостью древесины).
W
Рис. 25. Распределение влажности по толщине сорти Wнaq
мента на разных этапах высыхания ( по
п,с. CeproBcKoMY):
Н толщина доски; U'нач, J П.Н.' Wp соответственно Ha
чзльная влажность, предел насыщения клеточных стенок, WItH
равновесная влажность; а" а2 зоны влаrопроводности
В процессе высыхания влажность у по..
верхностных слоев вследствие испарения сво"
бодной воды быстро доходит до предела Ha
сыщения клеточных стенок (рис. 25 кривая ]).
Здесь радиус заполненных водой капилляров
(в клеточных стенках) оказывается меньше, чем радиус макрокапилляров
(полостей клеток) во внутренних слоях. Возникает разность капиллярных
давлений и свободная Бода, по мере ее испарения, подсасывается к по..
веРХIIОСТИ .У тонких сортиментов (шпон, тарная дощечка и др.) подвод 80"
ДЫ изнутри к поверхности происходит без особых затруднений, и влаж
ность на поверхности в начальный период поддерживается на постоянном
уровне, БЛИЗКО f к пределу насыщения клеточных стенок. В этот период
процесса скорость сушки (уменьшение влажности в единицу времени) по
стаяина. Коrда запасы воды в зонах, сравнительно близко расположенных
к поверхности, будут исчерпаны и потребуется подведение воды из более
rлубоких зон, влажность на поверхности станет ниже Wn.H. Начиная с этоrо
момента, испарение свободной воды (частично) будет происходить в rлу
бине сортимента и по ero толщине образуются две зоны. В наружной з о ..
н е в л а r оп р о в о Д н о с т и (а на рис. 25) скорость перемещения связан..
ной воды, как уже отмечалось, зависит ОТ rpадиента влажности, во BHYТ
ренней к а n и л л я р н о й з о н е ( а) свободная вода продвиrается
под действие l сил капиллярноrо давления. Между зоной влаrопроводно-
сти и капиллярной зоной находится поверхность испарения свободной во..
ды. Вследствие неоднородности строения древесины поверхность раздела
между указанными зонами распространяется на некоторую толщину. По..
степенно, из..за все больших затруднений в продвижении воды изнутри
толщина зоны влаrопроводности увеличивается (а2 У кривой 3 больше al У
кривой 2 на рис. 25), и скорость сушки замедляется. После Toro как вся
свободная Бода удалена, кривые распределения влажности имеют вид
снижающихся к rvp парабол (4 и 5 на рис. 25), и скорость сушки продол..
жает уменьшаться.
Wp
х
н о
х
86
При высыхании толстых СОРТИ lентов (ДОСКИ, брусья), коrда поступ"
ление свободной воды к поверхности затрудненu, период постоянной CKO
рости сушки практически отсутствует.
Для расчета процессов высыхания (и увлажнения) древесины необ..
ХОДИМО располarать данными о величине коэффициентов влаI"'ОПрОВОДНО"
сти, от которых зависит интенсивность изотермическоrо переноса связан..
ной воды.
По разработанному П.С. Серrовским методу коэффициент влаrопро
водности можно определить экспериментально, если обеспечить постоян..
ный ток воды через образец и знать кривую распределения влажности в
направлении тока. Тоrда коэффиuиент влаrопроводности, м2/с, находят по
фор уле
D= М (7)
F Ро(:)'
rде D коэффициент влаrопроводности, м2/с; М скорость тока воды
через образец, кт/с; F площадь сечения образца, м2; Ро плотность
древесины в абсолютно сухом состоянии, кr/M3;
11 влаI'осодержание древесины, определяе lое по формуле
(т т) dи l
о ; rpадиент влажности, М. .
то dx
Позднее п.с. Серrовский и Р.П. Алпаткина (МЛТИ) определили KO
эффициент влаrопроводности друrим \1етодом по времени увлажнения
образца. Эти данные для разной те fпературы представлены в табл. 13.
13. Коэффициенты влаrопроводности древесины некоторых
пород при разНЫХ температурах
Средняя Коэффициент влаrопровод
Порода Зона дpe Направление TO базисная ности D-I010, м2/с, при TCM
весины ка влаrи плотность пературе, ос
Рб, кт/м3 20 60 80
Лист Ядро Танrенциальное 482 1 66 4,9 8,1
веННИЦd Радиальное 482 1,93 5,05 8,6
Ель Спелая Танrенциальное 350 2,65 9,05 17,7
древесина Радиальное 350 2,78 9,20 20.0
Заболонь Т анrенциальное 350 3,16 12,1 19,0
Радиальное 350 3,26 13,7 19,6
Осина ЦeHтpa.1Ь Танrенциальное 388 2,27 8,56 16,2
ная и пе
риферий Радиальное 388 2,58 9,93 17,4
иая зоны
Береза " Танrенциальное 500 1,85 6,20 10,0
fI Радиальное 500 2,07 6,34 11,4
87
Коэффициент влаrопроводности зависит от плотности древесины.
При малой плотности основную роль в передвижении влаrи по древесине,
вероятно, иrpает система макрокапилляров, поэтому уменьшение плотно
сти и соответствующее увеличение объема полостей клеток, естественно,
вызывают повышение коэффициента влаrопроводности. В ядровой и спе
лой древесине проницаемость пор в стенках клеток значительно меньше,
чем в заболони, поскольку и в растущем дереве только заболонь является
водопроводящей зоной. Этим объясняется меньшая влаrопроводность яд..
ровой (спелой) древесины по сравнению с заболонной при одинаковой
плотности.
В радиальном направлении влarопроводность несколько больше, чем в
танrенциальном, tПО связано с влиянием сердцевинных лучей. У пород с ши..
рокими лучами (бук, дуб) отношение коэффициентов влаrопроводности в
указанных направлениях составляет соответственно 1,7 и 1,5, а у сосны с
очень узкими лучами только 1,15. Коэффициент влаrопроводности древе..
сины вдоль волокон в 15 20 раз больше, чем в танrенциальном направлении
поперек волокон, так как Бода перемещается по направлению ее OCHOBHoro
тока в растущеrvI дереве.
Влаrопроводность значительно увеличивается ПРИ' повышении тем..
пературы, вследствие возрастания коэффициента диффузии пара и сниже
иия вязкости воды.
При отрицательной температуре, как показывают опыты З.Б. Щед
риной (МЛТИ), наблюдается такой же характер влияния указанных выше
факторов на влаrопроводность, как и при положительной Te\lnepaтype.
Однако при переходе через точку замерзания воды происходит резкое из..
менение коэффициентов влаrопроводности. При О ОС дЛЯ незамерзшей
древесины коэффициенты влаrопроводности в 3 раза боль[пе, чем при
той же температуре для замерзшей древесины. Более подробные сведения
о коэффициентах влаrопроводности, используемых для расчетов продол
жительности сушки, приводятся В курсе rидротермической обработки дре..
весины [61].
Среди промышленных способов сушки наибольшее распространение
имеют атмосферная и камерная. При атмосферной сушке пиломатериалов
[24] в штабелях на открытом воздухе продолжительность сушки сравни..
тельно велика. Так, по данным Ф.И. Коперина и н.п. Федышина (АЛТИ),
время, необходимое для Toro, чтобы свежевыпиленные сосновые доски
толщиной 35 SO мм в климатических условиях северной зоны достиrли
транспортной влажности (22 о 0), следующее: при укладке досок для сушки в
апреле мае 43 51 cyr., июне..июле 22 3 сут., авryсте..сентябре 43 51 сут.
Тем не менее, этот способ сушки достаточно широко используется, так как
он дешевле камерной сушки.
88
При сушке пиломатериалов в сушильных камерах при повышенной
температуре интенсивность процесса удаления воды выше. В камерах пи
ломатериалы можно высушить до более низкой влажности и значительно
быстрее. Продолжительность сушки досок толщиной 40 мм от влажности
60 % до 12 % составляет 3 сут.
YCYIIIKa. Уменьшение линейных размеров и объема древесины при
удалении из нее связанной воды называется у с у ш к ой. Снижение co
держания свободной воды не ПРИ80ДИТ к усушке древесины.
Усушку вызывает удаление адсорбционной воды, находящейся
внутри древесинноrо вещества. Однако одновреft.1енно с адсорбционной
водой происходит испарение МИI\'"}Jокапиллярной воды, ПОЭТО 1У усушка
наблюдается при любой температуре сразу же после снижения влажности
за предел насыщения клеточных стенок. Вначале удаляется преимущест
венно микрокапиллярная вода и сравнительно небольшое количество aд
сорбционной воды. Поэтому на начальном этапе снижения влажности
усушка растет сравнительно медленно. После удаления всей микрокапил..
лярной воды наблюдается значительно более интенсивный рост усушки.
Адсорбционная вода находится в лиrноуrлеводной матрице rлавным
образом в промежутках между целлюлозными микрофибриллами и час
тично внутри самих микрофибрилл [82, 46]. Поскольку микрофибриллы
ориентированы в основном по направлению продольной оси клетки, yдa
ление адсорбционной воды приводит к уменьшению толщины клеточных
стенок и поперечных размеров клетки. Учитывая, что анатомические эле
feHTbI вытянуты преимущественно вдоль оси ствола, наибольшая усушка
должна наблюдаться в поперечных направлениях. Действительно, про
дольная усушка, которая обусловлена HeKOTOpbIl\'1 наклоном 'fикрофиб
рилл, в несколько десятков раз меньше, так как составляет лишь долю от
основной поперечной деформации. В танrенциальном направлении попе..
рек волокон усушка в 1 ,5 2 раза больше, чем в радиальном.
Причины анизотропии усушки в плоскости поперек волокон, Быте..
кающие из анализа, приведенноrо в Iоноrpафии [71], а также последую
щих исследований МЛТИ 80..х rодов, заключаются в следующем. Величи
на усушки находится в rиперболической (близкой к линейной) зависимо
сти от плотности древесины: чем больше масса клеточных стенок в едини"
це объема древесины (т. е. чем больше находится в данном объеме дpeBe
сины адсорбционной воды), тем больше усушка. Следовательно, более
плотные поздние зоны rодичных слоев древесины должны усыхать боль
те, чем ранние зоны. Это подтверждаеrся экспериментальныIии данными
[56], пересчитанными соrласно современным способа 1 исчисления усушки
и представленными в табл. 14.
89
14. ТанrеНЦИaJIЬНая усушка ранней и поздней зон
.
rодичноrо слоя древесины
Ус шка, % Ус ка, %
Порода
анней зоны поздней зоны анней зоны поздней зоны
7,8 9,4 Бук 11,4 11,8
6,7 7,5 Береза 8,6 9,3
6,1 7,4 Тополь 9,4 10,6
8,4 9,8 Ива 6,5 6,9
.Для рассеяннососудистых пород под ранней зоной rодичноrо слоя подраз}ме
вается ero первая половина, обращенная к сердцевине, а под поздней вторая полови
на, обращенная к коре. .
Порода
Лиственница
Сосна
Ель
Дуб
Сильно усыхающие поздние зоны стяrивают ранние зоны и, в основ..
ном, определяют величину усушки всей древесины в танrенциальном Ha
правлении. Так, по данным в.п. fалкина (МЛТИ), получеННЫ f на микро
срезах заболони сосны, танrенциальная усушка изолированных поздних и
ранних ЗОН составила соответственно 9,2 и 5,5 %, а усушка всей древесины
в этом направлении была 8,5 о о. По радиалЬНОl\fУ направлению усушка
древесины равна средней (точнее средневзвешенной величине) между
усушками ранней и поздней зон. Ясно, что радиальная усушка древесины
должна быть значительно меньше танrенциальной (рис. 26).
.
t
.........
J. 1
........ 1
........
..........
Рис. 26, Схема взаимноrо расположения эле
ментов макроструктуры, влияющих на ради
апьную и танrенциальную усушку древесины
поперек волокон:
J, 2 поздние и ранние зоны rодичных слоев; 3
сердцевинный луч; t танrенциальное направле-
ние; r радиальное направление
2
2
........
з
r
На анизотропию усушки влияют также сердцевинные лучи (особен
но, у лиственных пород). В стенках паренхимных клеток сердцевинных
лучей микрофибриллы направлены под сравнительно малым уrлом к их
длине. Поэтому продольная усушка сердцевинных лучей, по крайней мере,
в 2 раза меньше поперечной. Сердцевинные лучи сдерживают усушку дpe
весины в радиальном направлении (рис. 26). С увеличением содержания
сердцевинных лучей радиальная усушка древесины снижается.
у сушка зависит от особенностей TOHKoro строения древесины. От..
ношение танrенциальной усушки к радиальной в ранней зоне rодичных
слоев составляет у хвойных пород 2 3 (у лиственницы даже 5), в то время
как в поздней зоне указанное отношение примерно в 2 раза меньше. На..
блюдаются большая поперечная усушка радиальных стенок клеток по
сравнению с танrенциальными, различия в усушке отдельных слоев кле..
точной стенки и т. д.
90
Однако для практики наибольшее значение имеет анизотропия
усушки сравнительно больших объемов древесины. При этом наблюдается
обратная связь между анизотропией усушки и жесткостью древесины ( 10
дулем упрyrости). В направлении наибольшей жесткости, т. е. вдоль воло
кон, усушка наименьшая. Поперек волокон усушка больше в танrенциаль
ном направлении, в котором жесткость меньше, чем в радиальном.
Показателем усушки является влажностная (несиловая) деформация.
ПОД п о л н ой, или lvfаксимальной, усушкой Ртах понимаlОТ уменьшение
линейных размеров или объема древесины при удалении Bcero количества
связанной воды. Следовательно, для установления Ртах влажность дpeBe
сины должна быть снижена от предела насыщения клеточных стенок до
нуля. Произошедшее при этом уменьшение размеров (объема) образца от..
носят к размеру (объему) образца при пределе насыщения клеточных CTe
нок и выражается в процентах.
Формула для вычисления полной усушки, о о, имеет вид
А = 1 ОО(аmах amin)
max ,
Qmал
(8)
rдс аmах размер (объем) образца при влажности равной или выше пре
дела насыщения клеточных стенок, мм (мм3); amin размер (объе\1)
образца в абс. сух. состоянии, мм (ммЗ).
Экспериментальное определение полной радиальной, танrенциаль
ной и объемной усушки проводят соrласно rOCT 16483.З5 88 на образцах
в виде четыреxrpанной прямоуrольной призмы с основание f 20х20 Mlvl и
высотой вдоль волокон 30 мм.
rодичные слои на торце образца должны быть параллельны COOTBeT
ствующей паре rpаней. Влажность образцов должна быть выше или равна
пределу насыщения клеточных стенок. При меньшей влажности образцы
вымачивают в дистиллированной воде при t == 20 :f: 5 ОС. Через каждые
3 сут. измеряют соответствующий размер у ДByx тpex образцов из партии.
После Toro как расхождение между резулыата\1И двух последних измере
ний окажется менее 0,02 мм, образец осушают с поверхности фильтро..
вальной бумаrой и опредсляют ero окончательные поперечные размеры по
серединам радиальных и танrенциальных поверхностей, а также при необ
ходимости размер между торцами с поrpешностью не более 0,01 ММ. Та..
ким образом устанавливают исходный размер атах для определения TaH
rенциальной или радиальной линейной усушки. Определение vсушки
вдоль волокон В виду ее малости стандартом не предусматривается.
Далее образцы, предварительно подсушенные в течение 2 сут. (во
избежание растрескивания), досушивают до ПОСТОЯIIIIЬLХ размеров, посте
91
пенно поднимая температуру до 103! 2 ос. Изменение размеров ДByx тpex
контрольных образцов проверяют повторными измерениями через 2 ч. по
сле 6 ч. с начала высушивания. Сушку прекращают, коrда разница между
двумя последовательными измерениями будет не более 0,02 М1\-1. Допуска..
ется прекращать сушку по достижении постоянной массы. У высушенных
образцов по тем же направлениям после охлаждения в rермстичных сосу..
дах с rиrpоскопическим веществом измеряют новые размеры amin и вычис
ЛЯЮТ по формуле (8) линейную (радиальную или танrенциальную) усушку
Pr. ИЛИ Р, · Результат окрyrляют до 0,1 %. Объемную усушку Pv оп
max max max
ределяют, подставляя в формулу вместо аmах и amin произведение попереч
ных и продольноrо размеров образца или объем, ИЗ!\lеренный ртутным
объемомером, при W ffrn,H И В абсолютно сухом состоянии.
Полная усушка древесины наиболее распространенных отечествен
ных лесных пород в танrенциалЬНО f направлении составляет 8 1 О О О, В ра..
диальном направлении 3 7 00, вдоль волокон O,1 ,3 00. Полная объемная
усушка нахОДится в пределах 11 17 %. Для расчетов влажностной де фор..
мации необходимо располаrать к о э Ф Ф и ц и е н т о м у с у ш к и , опреде
ляющим величину усушки при снижении содержания связанной воды в
древесине на 1 00.
По стандарту принято, что усушка пропорциональна падению влаж
ноети от предела насыщения клеточных стенок Wn.H = 30 %. Коэффициент
усушки Кр, % на ] % влажности древесины, вычисляют по формуле
к = Pmax
р 30.
(9)
Результаты вычислений окруrляют до 0,01 % на 1 % влажности.
На самом деле зависимость Р = f(w) нелинейна и усушка не Bce
rда начинается от W = 30 % . Поэтому для более ТОЧНЫХ расчетов следует
при менять Д и Ф Ф е р е н Ц и а л ь н ы й к о э Ф Ф и ц и е н т у с у ш к и :
· dp
Кр = .
dw
(1 О)
По исследованиям, проведенным в последнее время в мrул (COBMe
стно с r.A. rорбачевой и Н.В. Скуратовым) на древесине дуба, бука, клена
rруши, черешни, средний дифференциальный коэффициент усушки в об..
ласти WN н О о О \1еньше стандартноrо на 18----43 %, а в области Wn.1f 20 О О
на 51 71 %. .
92
Для определения ч а с т и ч н о й у с у ш к и , %, при высыхании дpe
весины до нормализованной влажности, равной обычно 12 % используют
формулу
А 1 ОО(йmах 012)
t-'12 ,
йmах
(11)
rде 012 размер (объем) образца при нормализованной влажности Mf\1
(ММ3).
При необходимости по формуле, аналоrичной (11), можно опреде
лить частичную усушку Pw при снижении влажности до любоrо значения
и < WП.Н' ИЗf\lерИВ размер (объем) образца Gw.
06 усушке древесины наиболее распространенных пород можно cy
дить по данным, приведенным в табл. 15. Следует иметь в виду, что при
водимые в изданной до начала 70..х rодов справочной литературе, в T01\-f
числе и в Руководящих технических f\tатериалах (РТМ) "Древесина пока
затели физико механических свойств" (1962), коэффициенты определены
по усушке, величина которой исчисляласъ как отношение уменьшения
разf\.fеров (объе1\.fа) образца к ero размеру (объему) в абсолютно сухом co
стоянии. ТаКИf\1 образом, в этих справочниках даlОТСЯ не коэффиuиенты
усушки, а коэффициенты разбухания (СМ. ниже).
Коэффициент усушки Кр можно вычислить по коэффициенту разбу
хания Ка (принимая Wn.H = 30 о о) по формуле
к 100Ka
13 (100+ 30Ка)'
(12)
поэтому в табл. 15 наряду с известными значениями коэффициентов раз
бухания Ка из РТМ даны пересчитанные нами по формуле (12) средние
значения КОЭффИIlиентов усушки Кр. Необходимо учитывать, что это
сильно изменчивые величины. Коэффициент вариации для этих показате
лей поперек волокон равен 28 % [9].
Если известны значения коэффициентов радиальной Кр, и TaHreH
циальной Кр, усушки, то, принимая Wn.H = 30 %, можно достаточно точно
определить значение коэффициента объемной усушки KpJ по формуле
Kpv = Кр,. + Кр, O,3Kpr Кр, .
(13)
93
15. Коэффициенты усушки Кр и разбухания Ка древесины
Коэффициент усушки и разбухания %/0/0 влажности
Порода по объему по радиальному по танrенциалъному
направлению направлению
Кр Ка Кр Ка Кр Ка
Лиственница 0,52 0,61 0,19 0,20 0,35 0,39
Сосна 0,44 0,51 0,17 0,18 0,28 0,31
Ель 0,43 0,50 0,16 I 0,17 0,28 0,31
П ихта сибирская 0,39 0,44 0,11 0,11 I 0,28 0,31
Кедр 0,37 0,42 0,12 0,12 0,26 0,28
Береза 0,54 0,64 0,26 0,28 0,31 0,34
Бук 0,47 0,55 0,17 0,18 0,32 0,35
К'1ен 0,46 0,54 0,19 0,20 0,29 0,32
Ясень 0,45 0,52 0,18 0,19 0,28 0,31
Дуб 0,43 0,50 0,18 0,19 0,27 0,29
Осина 0,41 0,47 0,14 I 0,15 0,28 0,30
Усушку в направлении промежуточном между радиальным и TaH
rенциальным (ожно найти по формуле
Ре = Pt sin2 е + f3r cos2 8, (14)
rде е yrол между направлением измерения и радиальным направлением.
От усушки следует отличать сморщивание древесины (коллапс), KO
торое происходит у наrpетой древесины вследствие удаления свободной
воды при влажности W > wп.н. По исследованиям ВЛТИ у дуба при 7
80 ос сильно сморщиваются желатинозные волокна и древесинная парен
хима. Встречается коллапс и у друrих лиственных пород ( (аньчжурский
ясень и др.).
Наблюдаемое при сушке уменьшение размеров пиломатериалов сле
дует называть у с а д к ой. Она включает кроме собственно усушки, дe
формацию от сушильных напряжений и, возможно, коллапс. По данным
Е.А. Пинчевской коллапс существенно увеличивает усадку дубовых досок
по их толщине. Усадка древесины учитывается при распиловке бревен на
доски (припуски на усушку), сушке пиломатериалов и шпона.
Внутренние напряжения в древесине. Внутренними принято назы..
вать напряжения, возникающие без участия внешних наrрузок в результате
неодинаковых изменений объема; они уравновешены в пределах данноrо
тела. При высыхании древесины образуются с у ш и л ь н ы е напряжения.
Соrласно концепции автора (1953 r.), воспринятой у нас и за рубежом [67],
п о л н ы е сушильные напряжения рассматриваются как совокупность
двух составляющих влажностных и остаточных напряжений. В л а ж
н о с т н ы е напряжения вызваны неоднородной УСУПIКОЙ материала. В по..
94
верхностных зонах доски, rде влажность ниже, чем в центре, из за стесне..
иия усушки возникают растяrивающие напряжения, а внутри доски сжи
мающие. О с т а т о ч н ы е напряжения обусловлены появлением в древе..
сине неоднородных остаточных дефОР 1аций. Они вызваны не только тем,
что древесина не идеально упруrий материал, но и тем, что при сушке
вследствие увеличения )кесткости наrpуженной древесины образуются
очень большие "замороженные" остаточные деформации из..за перерожде..
ния части упруrих дефОР fаций. Остаточные напряжения в отличие от
влажностных не исчезают при выравнивании влажности в доске.
Знаки влажностных и остаточных напряжений ПРОТИВОПО..10ЖНЫ, и
результирующие полные напряжения представляют собой а..'Irебраическую
сумму. В перnоr-.l периоде сушки влажностные напря)кения больше оста..
точных, и полные напряжения, имея знак БО.r1ьшей составляющей, прояв"
ляются как растяrивающие у поверхности сортимента и СЖИl\lаlощие
внутри. Во BTOpO l периоде остаточные напряжения превышают влажност
ныс, и результирующие напряжения \lеняют знак.
Если растяrивающие напряжения достиrают предела прочности дре..
весины на растяжение поперек волокон, появляются трещины. Так обра..
зуются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние трещины
(свищи) в конце её. Эти трещины (наружные и внутренние) обычно И\1еют
радиальное направление, так как разрыв тканей происходит вдоль cepдцe
винных лучей вследствие сравнительно слабой связи fежду ними и дре..
веСНЫ fИ волокнами.
Остаточные напряжения, сохраняющиеся в выушенноl\ff материале,
fOryT стать причиной изменения заданной формы деталей при Iеханичс
ской обработке древесины.
Количественная характеристика остаточных напряжений м:ожет быть
установлена с помошью разработанноrо aBTOpo ! [70] и позднее стандарти
зованноrо (rOCT llб03 73) метода. 11з доски на расстоянии 0,3 м от ториа
выпиливают три секции д, М и В ТОЛIЦИНОЙ (по волокну) 15 M f, захваты..
вая все сечение. Секцию В не 1едленно взвеlпивают для определения на..
чальной влажности. Затем у всех трех секций выравнивают влажность (He
раВНО fерность не должна превышать 1 0/0), доводя ее до нормализоваНllоrо
значения ( 12 %) выдеР)I(КОЙ при комнатной или повышенной до 60 ос
температуре 11 соотвеТСТВУЮlцей влажности воздуха. Секцию В вновь
взвешивают для определения влажности в момент испытаний. Секuию Д
размечают на слои ПО:IОСКИ толщиной 4 ММ. На КОРОfКИХ кромках секции
делают наколы. Начальную длину слоев Gl (рис. 27, а) ИЗ 1еряют с поrpеш
ностью до 0,01 мм индикаторной скобой, вводя острия ее наконечников в
наколы (заплечики на штифтах препятствуют внедрению остриев в дpeBe
сину). Затем секцию раскалывают на слои, которые (особенно крайние)
заметно изrибаlОТСЯ {рис. 27, б). Для измерения конечной длины а2 их
95
предварительно выпрямляют в струбцине (рис. 27, в). Деформацию € BЫ
числяют, окруrляя результат ДО 104 по формуле
(a1 а2)
Е= .
G1
(15)
Секцию М распиливают на образцы толщиной примерно 8 M f, по KO
торым при испьпаниях на изrиб определяют модуль упруrости (рис. 27, r).
Образец нarpужают ступенчато. Расстояние между нажимными НОЖШ-IИ co
ставляет половину пропета z. Величина ступени нarpУЗКИ при пролете до
14 см для хвойных пород 2,5 Н., Д.,lЯ лиственных пород и лиственницы
5,0 Н; при больших пролетах наrpузка в 2 раза меньше. Наrpужение прово
дят до явноrо нарушения пропорциональной зависимости \1ежду усилиями
и проrибами.
а,
а
Oz
1.
l
2
Рис. 27. Определение остаточных напряжений в древесине:
а измерение начальной длины сдоев; б вид слоев секции после раскроя; в измерение
конечной ДЛИНЫ слоев; z определение модуля упруrости
Для каждой четной ступени нarpУЗКИ измеряют проrиб образцаfс по
rpешностью до 0,01 ММ. и определяют модуль упрyrости В rПа с точностью
до 1 О МПа.. по фОР 1уле
Е = l1Р/З
64bh3 f'
(16)
.
в системе СИ усилия выражаются в ньютонах (Н). С окрyrлением можно считать, что
] кrc== 1 О Н (точно 1 Krc==9,80665 Н).
.. 1 МПа==Iо6 НlM2 lO кrc/cM2.
96
rде Р наrpузка на оба ножа, Н; Ь и h соответственно ширина и высота
образца, мм; 1 ПрО:lет, см;! проrиб, ММ.
ПО получеННЫ1\1 значениям Е для отдельных ступеней наrрузки вы..
числяют среднее значение модуля упруrости каждоrо образца секции. Для
построения эпюры напряж.ений (рис. 28) на диаrрамм:е наносят кривые
Рdспределсния деформаций (пунктирная линия) и модуля упруrости. На
основании данных о величине Е и Е вычисляют напряжения для каЖДОI'О
слоя, окруrляя результат до 0,01 МПа, по формуле
a= EE. (17)
Внутренние напряжения противоположны по знаку измеренной YIl
руrой деформации, ПОЭТО IУ перед правой частью фОРI\ilУ..'1Ы стоит "\'IИНУС".
в связи с Tervl, что при
выпрямлении слоев перед
измерениеl\t конечной длины
образуются дополнительные
деформации, нулевую ли..
нию пере lещают вверх Ha
столько, чтобы CYM {a пло..
щадей эпюры над неЙ оказа
лась равной площади под
ней (условие равновесия).
Напряжения отсчитывают
по второй Iпкале эпюры. На
рис. 28 изображена ЭПlора
остаточных напряжсний в
сосновой доске после ка..
Iерной CYIIIKII (вла'кность
9 00).
Величина остаточных
напряжений зависит от спо..
соба и режима сушки. Чем
интенсивней процесс сушки,
те!\1 выше остаточные Ha
пряжения. Так, после атмо"
сферной сушки сосновых и
еловых пиломатериалов
сжимающие напряжения в поверхностных зонах не превышали 0,5 МПа, а
б,МПа
1,6
1,'
б,
1,0
0,8
0,6
,...
8
16 \
'
1,
1,2
.. O
... 0,8
.. lJ,6 ; I
0,1, I
'" rt\ I 11 '1
0.2 J
' I r
r I
0,0 I I .1 h: 1 I
... 1 2 5 6 7 8 '9 10 11 12
... 0,2 r. 1.
У
0,'1
rпa
"
0,7 "
0,6 'а
"-,
0.5
"-"
0,"
....
D,J
I :..- . -
q2
0.1 , 2 ? 4
п , I I
0,006
0,005
f),OOlf
o,fXJ3
0,002
O,lXJ7
цоо
0,001
OC2
2
&
0,'1
0,2
0,0
QJ 0,2
O/
6
Q;,
0,8
Е,
1fJ о 5 10 /5 20 25 зо 35 110 Ц7
1
1.
Тол.Щl/на иос/(и,l1п
Рис. 28. Эпюра остаточных Ha
пряжений в сосновой доске после
камерной сушки
97
растяrивающие во внутренней зоне 0,2 МПа. После камерной сушки Ha
пряжения в поверхностных и внyrpенней зоне у тех же досок доходили co
ответственно до 4,4 и 1,7 МПа. У твердых лиственных пород и лиственни
цы остаточные напряжения выше, чем у остальных пород, например, у бу
ка сжимающие напряжения составляли 7,2 МПа.
Описанным выше способом устанавливают средние по ширине дoc
ки напряжения. Для определения максимал:ьных напряжений наЙДенные
величины надо умножить на коэффициент 1,3.
Стандартизованный метод с некоторыми усложнениями (учет усуш
ки В процессе испытаний и предохранение от высыхания образцов для из
мерения модуля упрyrости) может быть использован для измерения пол
ных напряжений в процессе атмосферной сушки и низкотемпературной
камерной сушки, а также после окончания любых видов сушки (при HeBЫ
равненной по сечению сортимента влажности). Внутренние напряжения
MOryT появляться В древесине не только при сушке, но и при пропитке ее
жидкостями, а также в процессе роста дерева.
Коробление древесины. Изменение заданной формы пиломатериа
лов и заrотовок при сушке, а также выпиловке и хранении называется к о
роблением.
Вследствие анизотропии усушки так называемое структурное короб
ление может наблюдаться в поперечной и продольной плоскостях сорти
мента. В чистом виде поперечное коробление проявляется при удалении
воды через торцовые поверхности очень коротких сортиментов. Возни
кающая при этом поперечная покоробленность (рис. 29) зависит от разни
цы в радиальной и танrенциальной усушке, а также от расположения ro..
дичных слоев на торце сортимента. Форма поперечноrо сечения покороб..
ленных досок может быть определена по уравнениям
u = I1W[ KTx (K, К, )yarctg(; )]
v = I1W[ КтУ+ (К, K,)xarctg(;)] ,
(18)
rде и и v КО!\.fпоненты перемещения точек поперечноrо сечения сорти..
мента после высыхания (рис. 28, а); х и у координаты точек дО BЫ
сыхания; Kr и КI коэффициенты радиальной и танrенциальной
усушки; f1W = Wn.H WK перепад влажности между пределом Hacы
щения клеточных стенок Wп.и И конечной влажностью WK.
Эти уравнения получены r.H. Петрухиным (МЛТИ) на основании
теории упруrости. Из них следует, что все доски, кроме чисто радиа.,1ЬНЫХ,
98
после высыхания будут иметь желобчатую фОРl\fY (рис. 29, а). Для опреде..
ления стрелы проrиба П.А. АфанасьеВЬП l еще в 1879 r. была получена
формула, также вытекающая из уравнения (18). Проrиб тем болъше чем
ближе доска к сердцевине. Максимальная стрела проrиба доски, на нижней
пласти которой находится сердцевина, при ширине В \fожет быть опреде..
лена по формуле
fтax = (Wn'H WxXK, K,) ·
(19)
На рис. 29, б, в, r показаны и друrие виды поперечной покороблен
носrи: трапециевидная у cтporo радиальных досок, ромбовидная у
брусьев с диаrональным расположением rодичных слоев, овальная у ци..
линдрических заrотовок.
у
ri :'1 r
i I
I t 1. I
I I I I
I I
I I L...... J
I 1
I I I \
I I t \
I I \ I
I '1
,--- :.)
О ,
"
б .r
ш
е
Рис. 29. ВИДЫ покоробленпости:
А поперечная: а желобчатая; б трапециевидная; в ромбовидная; z овальная; Б
продольная: д по кромке; е по пласти; ж крыловатость
Продольная покоробленность возникает из..за различий в усушке по
длине волокон. Покоробленность по кромке (рис. 29, д) и пласти
(рис. 29, е) возникает, если в доске оказываются участки разной по cтpoe
пию древесины. Такая покоробленность встречается, например, у досок,
99
". .... ....
включающих участки креневои или примыкающеи к сердцевине молодои
(ювенильной) древесины, которые обладают большей усушкой вдоль BO
локон, чем нормальная древесина. Спиральная покоробленность крыло..
ватость появляется у древесины с наклоном волокон . Поперечную желоб..
чатую и продольную покоробленность измеряют по максимал:ъной стреле
проrиба, а крыловатость по наибольше IY отклонению поверхности дoc
ки от плоскости.
При высыхании сравнительно длинных сортиментов вода удаляется
в основном через их боковые поверхности и поперечное коробление про
исходит также вследствие HepaBHoMepHoro распределения влажности по
сечению. Покоробленность, вызванная этой причиной, при выравнивании
влажности по сечению доски исчезает. В высушенном материале из за на..
рушения равновесия остаточных напряжений происходит коробление при
неСИ\1Метричном строrании (фрезеровании) досок или их ребровом делении.
Коробление досок 10жет наблюдаться и при распиловке сырых бре..
вен из за напряжений, имеющихся в растущем дереве. Иноrда причиной
коробления досок является неправильная укладка их в штабеля при aTMO
сферной и камерной сушке, увлажнение при хранении и др.
Способность древесины к короблению серьезный недостаток, за..
трудняющий ее обработку и использование в конструкциях и изделиях в
условиях переменной влажности. Коробление досок при сушке можно
уменьшить путем приложения внешних усилий (от веса вышележащих
частей штабеля или при помощи специальных прижимов).
Влаrопоrлощение. Способность древесины вследствие ее rиrpоско
личности поrлощать влаrу (пары воды) из окружающеrо воздуха называ..
ется в л а r о п о r л о Щ е н и е м .
Процесс влаrопоrлощения складывается из сорбции паров воды oc
новными орrаническими веществами клеточной стенки и перемещения об
разовавшейся связанной воды в rлубь древесины. Сорбция, в свою. оче
редь, включает явления адсорбции и микрокапиллярной конденсации. При
соприкосновении влажноrо воздуха с абсолютно сухой древесиной на по
верхности мельчайших структурных образований из целлюлозы, лиrнина и
rемицеллюлоз концентрируются молекулы воды. Сначала происходит свя"
зывание влаrи в МОНО fолекулярном слое (толщиной в одну молекулу во..
ды), который особенно прочно удерживается орrаническими веществами
древесины. Затем появляется полимолекулярный слой с постепенно убы
вающей прочностью связей между молекулами воды и компонентами дре..
весины. Так образуется находящаяся в пленочном состоянии а Д с о р б ..
ц и о н н а я в о Д а , по СВОИ 1 свойствам отличающаяся от обычной воды
При сорбции влаrи происходит к о н т р а к Ц и я, выражающаяся в
том, что объем увлажненной древесины оказывается меньше суммы объе..
· Крень и наклон волокон пороки строения древесины (описаны в rл. 7).
100
мов сухой древесины и поrлощенной воды. Плотность первых порций aд
сорбированной воды составляет 1, 1 1,2 r/CM3. Известна теория строения
обычной воды, по которой в ее состав кроме свободных молекул ВХОДЯТ
к л а с т еры постоянно образующиеся и распадающиеся аrpеrаты \10ле
кул [32]. Плотность кластеров 0,92 r/cM3, а неаrpеrатированной воды
1,12 r/CM3. КО lпоненты древесины разрушают кластеры и увеличивают от..
носительное содержание неаrpеrатированной части воды, тем самым по
вышая обll УЮ ее плотность. Адсорбционная вода похожа по упруrим
свойствам на твердое тело, она не растворяет обычно растворимые в воде
вещества, неэлектропроводна, по диэлектрической проницаемости близка
к древесине, а по теплоемкости ко льду. Моиомолекулярные слои ад..
сорбционной воды в древесине не за lерзают [81].
Кроме явления адсорбции происходит конденсация паров воды в
l\fикрокапиллярах (микроyrлублениях) клеточной стенки.
Типичная кривая изменения содержания связанной воды в древесине
при сорбции в зависимости от степени влажности окружающеrо воздуха в
условиях комнатной температуры (изотерма сорбции) показана на рис. 30.
Начало изотермы отражает процесс связывания воды в мономолекулярном
слое. Этот процесс завершается при <р > 20 о о (по некоторым данным идет
до <р == 60 00) и лишь затем появляется полимолекулярный слой. Микрока..
пиллярная конденсация начинается с <р = 6()"",90 о о. По данным
Б.С. Чудинова [82] это <р составляет 70 о о. При <р, приближающемся к
100 % влажность древесины достиrает предела rиrpоскопичности, KOTO
рый, как указывалось выше, при комнатной температуре в среднем равен
30 о о, а чри повышении температуры снижается примерно на 0,1 % на 1 ос.
Теоретические аспекты влаrопоrлощения древесины освещены в MO
ноrpафии С.Р. Лоскутова [46].
Сорбционная способ..
насть в большей мере Bыpa
жена у rемицсллюлоз, сла
бее у целлюлозы и еще
меньше у лиrнина [32]. Павы..
шенную способность rеми"
целлюлоз к поrлощению вла..
rи подтверждают исследова..
ния и.и. Пищика (МЛТИ)
древесины длительной выдержки (до 700 лет). При "старении" древесины,
вызывающем уменьшение содержания rемицеллюлоз, происходит сниже..
иие ее rиrpоскопичности.
.. 30
25
::::J
20
%15
10
5
l:j
са о 10 20 ЗО ",О 50 80 70 80 90 100
Относительная tJлажность дозuуха 'А'Уо
)
V
/
/
.",.
....-.-
/,
Рис. 30. Изотерма сорбции дpeBe
сипы при комнатной температуре
101
Влаrопоrлощение ядра и заболони примерно одинаково. По сорбци
онной способности кора мало отличается от древесины. Влажность древе..
сины, которая tvfОЖет быть достиrнута в процессе влаrопоrлощения при
разной те 1пературе, определяется по диаrpамме (см. рис. 24).
для получения сравнительной характеристики хода процесс а увлаж..
нения древесины про водят испытания соrласно rOCT 16483.19....72, кото..
рый устанавливает метод определения влarопоrлощения при выдержива
нии образцов над насыщеННЬL\{ paCTBopO 1 соды. Образцы в виде ПрЯ IО
yrольной призмы С основанием 20х20 мм и высотой вдоль волокон 1 О мм,
высушивают в бюксах до абсолютно cyxoro состояния и взвешивают с
точностью до 0,001 r. На дно эксикатора наливают насыщенный раствор
соды (Nа2СОЗ.И20), что обеспечивает относительную влажность воздуха
над paCTBOpo ! q> = 92 о о. Применение раствора соды вместо чистой водь!
уменьшает возмол\ность конденсации паров воды при колебаниях темпе..
ратуры во время испытаний. Образцы помещают в эксикатор и периодиче
ски извлекают для взвешивания через 1, 2, 3, 6, 9, 13, 20 и далее через 10
сус. МинИ tальная продолжительность выдержки должна быrь 30 сут. Ис..
пытание заканчивают, коrда разность между двумя последними взвешива
ниями окажется не более 0,002 r. По результатам взвешивания определяют
текущую влажность образца с поrpешностью 1 00 и строят rpафик "влаж..
ность древесины .... время выдержки". Этот rpафик, на котором влажность
возрастает с убывающей скоростью, а также максимальная влажность дpe
весины служат характеристикой влаrопоrлощения.
Способность к поrлощению влаrи .... отрицательное свойство древе..
сины. Высушенная древесина в изделиях "дышит", изменяя содержание
связанной воды при колебаниях температуры и относительной влажности
окружающеrо воздуха, Будучи помещенной в очень влажную среду, она
сильно увлажняется, что ухудшает ее физико механические характеристи
ки и приводит к ряду друrих нежелательных последствий. Создаваемые на
поверхности деревянных деталей и изделий декоративные покрытия из ла
кокрасочных и пленочных \Iатериалов выполняют также влаrозащитные
функции. Однако более радикальное средство уменьшения rиrpоскопично
сти древесины.... ее модификация nyrel\f пропитки искусственными СМОJlами.
Разбухание. Повышение содержания связанной воды в древесине
при выдерживании во влаЖНОЬf воздухе или воде сопровождается увеличе..
нием линейных размеров и объема древесины. Это явление называется
раз б у х а н и е м. Таким образом, разбухание древесины свойство, об
ратное усушке и подчиняющееся в основном тем же закономерностям.
ЭкспеРИl\fентальное определение полноrо радиальноrо, танrенциаль
Horo и объемноrо разбухания проводят соrласно rOCT 16483.37....88, нс"
пользуя оборудование и процедуру (в иной последовательности), приме
няемые для определения усушки. Однако способы вычисления показателей
друrие.
102
Полное разбухание, 00, вычисляют, окруrляя результат до 0,1 00 по
формуле
100(атах amin)
аmах = ,
amin
(20)
rде аша." размер (объем) образца при влажности, равной или выше преде
ла насыщения клеточных стенок, ММ(М3); amin размер (объе'I) образца в
абсолютно сухом состоянии, M i(M3).
Следовательно, увеличение раз lеров образца относят к ero исход
HO fY размеру в абсолютно сухом состоянии.
Коэффициент разбухания вычисляют, окрyrляя результат до 0,01 00
на ] % влажности по формуле
к = а.mах
а иr '
n,н
(21)
rде f предел насыщения клеточных стенок (равный в среднем 30 %).
n.н
Как и для усушки, предусматривается возможность определения час
тичноrо разбухания древесины при увлажнении до нормализованной
влажности (12 00). В ЭТОl\1 случае разбухание, 00, вычисляют по формуле
1 00(012 amin) (22)
al2 =,
°min
rде 012 размер (объем) образца при нормализованной влажности, 1 f( 13).
При необходимости по аналоrичной фОРl\ryле (22) можно вычислить
частичное разбухание в случае повышения влажности до любоrо друrоrо
значения, :меньшеrо Wn,H.
Средние значения коэффициентов разбухания древесины основных
пород в радиальном и танrенциальном направлениях, а также по объему
приведены в табл. 15. Коэффициенты объеl\fноrо разбухания можно опре..
делить по фОР lуле, аналоrичной (13), но ТОЛЬКО со знаКО 1 "+" перед по..
слеДНИ\1 членом.
Так же как и усушка, наибольшее разбухание древесины наблюдает"
ся в танrенциалЫIО\1 направлении поперек волокон, а наименьшее вдоль
волокон.
Коэффициенты объсмноrо разбухания коры, определенные методом
высушивания, [42] оказываются выше, чем у древесины. Так, у сосны дpe
весина И fеет Ка, равный в среднеt\f 0,51, а кора 0,66; у ели соответственно
0,5 и 0,79; у березы 0,64 и 0,92 % на 1 00 влажности.
Разбухание древесины вызвано тем, что связанная вода, размещаясь
в клеточных стенках, раздвиrает микрофибриллы. Хотя в средне\t между
103
количеством поrлощенной связанной воды и величиной разбухания суще
ствует прямая, близкая к линейной, зависимость, наблюдаются некоторые
отклонения. Так, например, при сорбции в воздухе первых порций влаrи,
коrда влажность увеличивается от О до 0,7 о о у древесины лиственницы в
танrенциальном направлении обнаружено [82] не увеличение, а уменьше
иие раЗ Iеров образца ("отрицательное" разбухание). Строrая пропорцио
нальная зависимость отсутствует и при дальнейшем увеличении влажно..
сти до 5 %, что связывают с контракцией системы древесина вода. При
более высокой влажности порядка 20 % Ю.М. Иванов наблюдал у образ
цов древесины сосны и бука вслед за увеличением раз lеров вдоль волокон
их укорочение. Кривые зависимости усушки и разбухания от влажности не
совпадают из..за rистерезиса разбухания (ана.10rИЧНОI'0 rистерезису сорб
ции). Сложный механизм явлений разбухания пока еще ПО.1НОСТЬЮ не BЫ
яснен.
С давних пор известна способность древесины при стеснении разбу
хания развивать большие давления: разбухающими от воды деревянными
клиньями раскалывали камни. Первое научное исследование этоrо свойст
ва древесины провел еще в 1813 r. В.В. Петров. В наше время определени
ем величины давления набухания, возникающеrо вследствие препятствий
свободному увеличению размеров (объема) древесины при поrлощении
связанной воды, занимались Ю.М. Иванов, Т. Перкитный, Я. Рачковский,
[.с. Вердиньш и дрyrие исследователи.
7 МПа
t:2::
6
:х:. O
5 /8 r::::1
><
4 15
t::)1
=t
3 9 O
:;:j
10 Ц5
2 11
t:1
1020 ЧО 60 80 100 120 'lfО
.8 ремя J МиН
120
.
Рис. 3] . Схема прибора для измерения давления набухания древесины:
J станина; 2 стакан; 3 рычаr; 4 ось рычаrа; 5 контрrайка; 6 упорный винт; 7 ИНДИ
катор; 8 риска на рычarе; 9 призма; / О проклаД1<а; / / образец
Рис. 32, Измерение давления набухания во время испытаний древесины ядра сосны:
/ в радиальном; 2 в танrенциальном направлении (по Ю.М. Иванову)
104
По стандартизованной методике (rOCT 16483 .14 72) определение
давления набухания проводят следующим образом. Два образца в виде
призмы основанием 12х12 мм и толщиной вдоль волокон 8 мм, выпилен
ные из одноrо бруска, в сушильном шкафу доводят до абсолютно cyxoro
состояния, охлаждают и испытьmают в приборе, схема KOToporo дана на
рис. 31. Образцы 11 помещают в стакан 2. Поверх образцов размещают \1e
таллическую прокладку 10 и призму 9. Ребро призмы должно находиться
под риской 8 рычаrа 3, ось KOToporo 4 заключена в шарикоподшипник. На
рычаr у риски опирают штифт индикатора часовоrо типа 7 с поrpешно
стью до 0,001 ММ. Рычаr прижимают к ребру призмы и закрепляют винтом
6. В стакан наливают воду и включают секундомер. Усилия, возникающие
от стеснения деформаций разбухания, вызывают проrиб заранее тариро..
BaHHoro упруrоrо элемента рычаrа 3. Проrиб рычаrа составляет весьма
небольшую долю от свободной деформации разбухания и не отражается
существенно на величине измеряемоrо усилия. Испытания про водят до тех
пор, пока приращение проrиба окажется меньше 4 MKl\.f.
Зная тарировочный коэффициент, по проrибу рычаrа опредеЛЯIОТ Be
личину усилий и, разделив ее на суммарную площадь поверхности обеих
образцов, вычисляют давление набухания в данный момент испытаний. По
полученным данным строят rрафик зависимости давления набухания от
времени испытаний (рис. 32). Показателем исследуемоrо свойства древе..
сины служит максимальная величина давления набухания. На том же при..
боре можно определить ход роста (кинетику) деформаций свободноrо раз..
бухания в радиальном или танrенциальном направлениях.
Величина давления набухания некоторых пород по даННЫ 1
Ю.М. Иванова приведена в табл. 16. Давление набухания lависит от плот
пости древесины. Чем больше содержится в единице объе fа древесинноrо
вещества, слаrающеrо клеточные стенки, тем выше давление набухания.
Расчеты показывают, что этот показатель для caMoro древесинноrо веще
ства может достиrать нескольких десятков МПа. Поскольку измеряемое на
образцах древесины давление набухания зависит от податливости клеточ
ных стенок, оно по крайней мере на порядок меньше.
В танrенциальном направлении у хвойных пород давление набуха..
ния примерно в 1 ,5 2 раза выше, чем в радиальном (рис. 31). Такое же co
отношение характерно для некоторых лиственных пород (дуб). Однако для
ряда рассеяннососудистых лиственных пород не наблюдается увеличения
давления набухания в танrенциальном направлении по сравнению с ради
альным. Это указывает на то, что не только стесненная влажностная де..
формация, но и жесткость древесины в данном структурном направлении
определяет величину давления набухания. Об этом свидетельствует также
У lеньшение давления набухания при повышении температуры, что вызы
вает снижение жесткости древесины.
105
Древесина разбухает при поrлощении не только воды, но и дрyrих
жидкостей, причем величина разбухания прямо зависит от диэлектриче
ской постоянной жидкости. Например, при поrлощении 30 о о раствора
формамида (диэлектрическая постоянная формамида в 1,35 раза больше,
чем воды) разбухание березы в 1,2 раза больше, чем от воды, а при поrло
щении ацетона, имеющеrо в 4 раза меньшую диэлектрическую постоян
НУЮ, разбухание древесины сосны в 1,5 раза Iеньше, че f от воды. Практи
чески не вызывают разбухания древесины такие жидкости, как керосин,
диэлектрическая постоянная KOToporo в 40 раз меньше, че I у воды.
Полное танrенциальное и радиальное разбухание древесины лист
венницы от толуола соответственно равны лишь 0,4 и 0,3 % [46].
16. Давление набухания древесины некоторых пород, МПа
Порода, зона дpe Средняя плотность в Структурное Температура, ос
весины абс. сух. СОСТ., Kr/M3 направление 18 20 8З 86
Сосна:
заболонь 540 Танrенциальное 1,98 0,94
ядро 620 Тоже 1,44
ядро 620 Радиальное 0,76
Лиственница:
заболонь 530 Радиальное 0,74
ядро 710 " 0,91
Бук 760 Танrенциальнос 3,87 1,82
Ольха 490 Тоже 1,86
" 490 Радиальное 1,42
Дуб:
ядро 640 Танrенциальное 3.10
ядро 640 Радиальное 1,54
Разбухание древесины зависит от содержания 11 степени rиrpоско
пичности входящих В клеточные стенки компонентов. Большую роль иrpа
ет характер размещения и взаимосвязей компонентов древесины.
Способность древесины разбухать в некоторых случаях полезна, так
как она обеспечивает уплотнение соединений в бочках, чанах, деревянных
трубах, судах и т. д. Однако чаще Bcero из за разбухания и связанноrо с
ним коробления возникают серьезные затруднения при обработке и ис..
пользовании древесины. Модифицирование древесины, уменьшающее ее
rиrроскопичность, снижает и разбухание.
Водопоrлощение. Вследствие пористоrо строения при непосредст"
венном контакте с водой древесина способна увеличивать СБОЮ влажность.
Это свойство древесины называется в о Д о п о r л о Щ е н и е м. Макси..
ма.1ЬНая влажность, которой достиrает поrpуженная в воду древесина,
складывается из наибольших количеств связанной воды (предел насыще
иия клеточных стенок) и свободной воды. Количество свободной воды за
висит от объема пустот в древесине, ПОЭТОlvlУ чем больше плотность дpeBe
106
СИНЫ, тем меньше ее влажность, характеризующая максимальное водопо
rлощение.
Максимальную влажность, о о, определяют по формуле
W = W + (Рд.. po)P. 100
max п,н ,
Рд,в .Ра
(23)
rде Wп.H влажность предела насыщения клеточных стенок, %; Рд,в
плотность древесинноrо вещества r/cM3; РО плотность древесины в абсо
лютно сухом состоянии, r/cM3; Р в плотность БОДЫ, r/C t3.
Первый член этой формулы характеризует максимальное количество
связанной БОДЫ, второй содержание свободной воды, заПОЛНЯЮlцей все
пустоты в древесине.
Если неизвестно точное значение Wп,H' то максимальную вла-КlIОСТЬ,
о о, можно вычислить по друrой формуле:
W = (Рд.. Рб)Р. 100
т ,
Рд." . Р6
rде Рб базисная плотность древесины, r/cM3.
Принимая плотность воды 1 r/cM3 и используя средние 1начения ба
зисной плотности, ПОЛУЧИ\1 по формуле (24) ориентировочные значения
максимальной влажности древесины некоторых пород (табл. 17).
(24)
17. Максимальная влажность древесины при водопоrлощении
Порода Влажность, 00. Порода Влажность, 00.
Лиственница 126 rраб 93
Сосна 185 Дуб 116
Ель 212 Береза 135
Кедр (сосна кедровая) 220 Осина 185
Пихта 268 Тополь 212
Расчетные значения Vmax оказываются несколько выше найденных
экспериментальным путем, так как за время даже очень продолжительных
опытов не все пустоты внутри древесины заполняются водой из..за наличия
смолы, закупорки сосудов тиллами и Т. д.
СКОрОСТЬ проuесса водопоrлошения зависит от размеров и формы
образца: чеlvl крупнее образцы, тем медленнее этот процесс. Значительное
время занимает выравнивание влажности по объему образца. Образцы с
развитой торцовой поверхностью поrлощают воду достаточно быстро.
Процесс водопоrлощения ускоряется с повышением температуры. Коли
чество поrлощенной ВОДЫ зависит от древесиной ПОРОДЫ, начальной
107
влажности образца, анатомической зоны (заболонь поrлощает больше
воды, чем ядро).
Экспериментальным путем способность древесины к водопоrло..
щению устанавливается соrласно методу, реrламентированному
rOCT 16483.2 72. Образцы в виде призмы с основанием 20х20 мм и BЫ
сотой вдоль волокон 1 О мм высушивают до абсолютно cyxoro состояния.
Затем образцы помещают стоймя под решетчатую вставку эксикатора с
дистиллированной водой и выдерживают при 20:t2 ос. Периодически 06
разцы вынимают из воды, осушают поверхность фильтровальной БУ fаrой
и взвешивают в бюксах для определения текущей влажности в процессе
водопоrлощения. Первое взвешивание проводят после выдержки в воде в
течение 2 Ч, затем через 1, 2, 3, 6, 9, 13, 20 сут. после первоначальноrо по
rружения, а далее через каждые 10 сут. Опыт заканчивают, коrда разница
MeJhДY двумя последоватеЛЬНЫhfИ взвешиваниями окажется менее 0,05 r.
По результатам испытания строят rpафик "влажность время вы..
держки" (рис. 33). За показатель водопоrлощения принимают максималь..
ную влажность, достиrнутую в процессе испытаний, продолжительность
которых должна быть не \tеиее
30 сут.
Рис. 33. Кривая
древесины сосны
водопоrлощения
01ва
Q150
.Q
120
t::)
90
60
'QЗО
.........
w"'" ..........
?'
i
.r
Представление о водопо
rлощении коры дают ориенти"
ровочные данные РТМ [27],
полученные при выдержке в
Боде в течение 50 сут.
(табл. 18).
ц 8 12 16 20 24 28 82 36 'IQ
Время 13ыдержкu} суm
18. 80допоrлощение коры
Порода Влажность, о о Порода Влажность, о о
Лиственница 149 Береза 63
Сосна 203 Бук 55
Ель 140 Клен 71
Дуб 117 Осина I 95
Вяз I 102 Тополь 158
Способность древесины поrлощать воду, а также друrие жидкости,
имеет значение в процессах варки древесины для получения целлюлозы,
при пропитке растворами антисептиков и антипиренов, при сплаве лесома
териалов и в друrих случаях.
108
12. Плотность
llлОТНОСТЬ характеризуется массой единицы объема Т\fатериала и
имеет размерность кт/мз или r/смЗ.
П л о т Н о с т ь Д р е в е с и н н о r о в е Щ е с т в а представляет со..
бой массу единицы объема материала, образующеrо клеточные стенки.
Поскольку элементный химический состав практически не зависит от по
рОДЫ и мало отличаются по плотности образующие клеточную стенку
компоненты, плотность древесинноrо вещества в целом примерно одина..
кова. Однако величина этоrо показателя зависит от способа определения.
Плотность древесинноrо вещества Рд,в' [/см3, в абсолютно CYXO ' co
стоянии можно вычислить по формуле
т
Р д.«
О.В. V'
д.В
(25)
rде тд.в масса древесинноrо вещества, r; Vд.8 объем дрсвссинноrо Be
3
щества, С!\1 .
Пренебреrая массой воздуха, имеЮIцеrо на три порядка меньшую
плотность, чем древесинное вещество, можно определить достаточно точ"
но тд.в, взвешивая небольшой образец абсолютно сухой древесины на
аналитических весах. Объем Vд,в древесинноrо вещества в образце опреде
лить труднее. Для этоrо применяют способы, основанные на измерении
объема вытесненной образцом жидкости или rаза. Используют воду, не
вызываIощие разбухания древесины жидкости (бензол, толуол) или rазы
(rелий, азот). Точность опрсделения объема древесинноrо вещества, со...
держащеrося в образце, зависит от возможности проникновения жидкости
или rаза в пустоты древесины. Существенную роль при этом иrpает также
степень молекулярноrо взаимодействия между средой и компонентами
древесины.
То обстоятельство, что использование жидкостей (толуола, мине
ральиоrо масла) и rазз (rелия) с очень малым радиусом молекулы, равным
0,122 им, дает примерно одинаковые результаты определения объема, сви
детельствует о практически полном отсутствии микропустот В клеточной
стенке. Объем этих микропустот в среднем равен Bcero лишь J.-4 о о. TaKO
ro мнения придерживается большинство исследователей [32, 82]. Плот
ность древесинноrо вещества определенная по объему, измеренному в TO
луоле, минеральном масле или rелии, составляет 1,4 1,46 r/cM3.
В том случае, коrда объем Vд,в измеряется в воде, П:IОТНОСТЬ древе..
синноrо вещества оказывается несколько выше. Это следствие кажуще
rося уменьшения объе\1а древесинноrо вещества из за проникновения \10
лекул ВОДЫ в микрофибриллы. В мировой древесиноведческой литературе
109
наиболее широко применяется показатель плотности древесинноrо веще
ства, определенный именно таким способом и равный в среднем для всех
пород 1,53 r/cM3. При взаи.модействии древесинноrо вешества с неполяр
ными жидкостями И rазами следует применять в расчетах указанные выше
меньшие значения р д,8 ·
Способы определения плотности древесинноrо вещества описаны в
моноrpафии [57].
П л о т н о с т ь а б с о л ю т н о с у х о й д р е в е с и н ы характери..
зует массу единицы объема древесины при отсутствии в ней БОДЫ. Этот
показатель вычисляют по формуле
то (
Ро = V;' 26)
о
rде РО плотность абсолютно сухой древесины r/cM3, кт/смз; то Macca
образца древесины при W = О, r, Kr; Vo объем образиа древесины при
W = О, см3, МЗ.
Плотность древесины меньше плотности дрсвесинноrо вещества, так
как она вк.пючает в себя пустоты (полости клеток и межклеточные про..
странства, заполненные воздухом).
Зависимость между Ро и Р д,8 имеет вид
РО = Рд.'( 1 I O)' (27)
rде П пористость древесины, %.
Пористость древесины представляет собой относительный объе:\1
пустот 8 абсолютно сухой древесине, %, и определяется по формуле
П = Vд.в 100 = (1 2LJ 100, (28)
Vo Р д.В
rде Vo и Vд.8 соответственно объемы образца и содержащеrося в нем дре..
весинноrо вещества при W = о.
Пористость древесины наших пород колеблется в пределах 4 77 %.
П л о т н о с т ь в л а ж н о й д р е в е с и н ы выражается отношени..
ем массы образца при любой данной влажности к ero объему при той же
влажности. Формула для вычисления этоrо показателя имеет ВИД
mw
Pw =v'
w
(29)
110
rде Ряr плотность древесины при влажности W, r/смЗ, кr/мз; mw масса
образца древесины при влажности W, r, Kr; Vw объем: образца древесины
3 3
при влажности W , см , м .
Увлажнение абсолютно сухой древесины приводит к увеличению
массы образца. При этом повышение содержания связанной воды ВЫЗluтва..
ет одновременное увеличение объема образца. Увеличение содержания
свободной воды отражается только на массе образца. Зависимости между
плотностью влажной древесины р", и плотностью абсолютно-сухой древе..
сины Ро имеют вид
100 + 1У
Pw =РО KaW+I00
100+W
Pw =Ро К .30+100
а
при W < 30 о о ;
(30)
при W 30%;
(31)
rде Ко. коэффициент объемноrо разбухания, % на 1 о о влажности дрене..
сины.
Xapal\lep зависимости плотности древесины от влажности иллюст
рирует рис. 34. Повышение содержания связанной воды (до fV = 30 о о) Ma
по влияет на плотность древесины. Увеличение содержания свободной BO
ды приводит К повышению плотности древесины. Возрастание плотности
зависит от объема пустот, которые MOryт быть заполнены водой, поэтому
достиrаемая при водопоrлощении \1аксимальная плотность древесины
PJVmax больше отличается от РО У \1енее плотных пород. Так, у кизила от-
ношение этих показателей составляет 1,38. У сосны же максимальная
плотность превышает плотность абсолютно сухой древесины в 2,4 раза.
Плотность древесины при
нормализованной
в л а ж н о с т и выражается OT
ношением массы образца при
влажности обычно равной 12 о о
к ero объему при той же влаж
ности; обозначается Р12.
Пар ц и а л ь н а я п л о т н о с т ь древесины выражается отношени..
el\1 массы абсолютно cyxoro образца к ero объему при любой данной влаж..
ности. В общем случае влажная древесина представляет собой трехфазную
1Ч.оо
1300
.........
1200
llDO
r<..1000
..Q 900
fs 800
700
600
БОО
t:: ЧОО
I
I /
I /' ".
....v .......... r2 ,,"'"
....... I "",.
"
I . 1.. " ,,-
I " ,......
... .....t"
...... I
/0 80 50 70 90 110 130 150 170
Влажность О/О
Рис. 34. Зависимости плотности дpc
весины от влажности:
1 сосна: РО = 470 кr/M3, Ка = 0,51 % /%
2 кизил: Ро = 963 Kr/M3, Ка = 0,78 % 1%
111
систему, состоящую из древесинноrо вещества, воздуха и воды. Поэтому
плотность влажной древесины можно выразить следующим образом:
Pw = тд.в + Inвз + 'nв = тд,в + твз + ,nв ,
Vw Vw Vw Vw
rде тд.в масса древесинноrо вещества в образце древесины; твз Macca
воздуха в образце древесины; тв масса связанной и свободной воды в об..
разце древесины; Vw объем образца древесины при данной влажности 11 .
(32)
Каждый член уравнения (32) характеризует соответствующую час..
тичную (или, употребляя ПРИНЯТУЮ в физике терминолоrию, пар ц и
d Л Ь н у ю ) плотность. Учитывая, что тд.в + твз = то, получим уравнение
т т
Pw = + .
VИ" Vw
Первый член уравнения (33) отражает содержание (массу) сухой
древесины в единице объема влажной древесины. Этот новый показатель и
будем называть парциальной плотностью древесины, Kr!M3
или r!cM3:
(33)
, то
Pw = ·
Vw
Зная плотность древесины Pw при данной влажности W < Wп,,,, можно оп..
ределить
(34)
, 100
Pw =Pw 100+W.
Парциальная П1JОТНОСТЬ древесины зависит от влажности, которая
влияет на величину Vw. Минимальное значение парциальной плотности
наблюдается при наибольшем объеме Vmax' т.е. при W Wп.". Принимая
этот показатель в качестве базисноrо, обозначим P = Рб. Тоrда величи
II.Н
ну парциальной плотности древесины при любой влажности в диапазоне
от W = о до Wп,H можно определить по формуле
(35)
, 100
Pw=P6100 K (W W)'
П.Н
(36)
rде K коэффициент объемной усушки, % на 1 о о влажности древесины.
Характер зависимости P = f(W), вытекающий из уравнения (36), при ус..
ловии, что И .Н = 30 % , показан на рис. 35. Максимальное значение парци
При W = О и P = Ро фор
мула (37) превращается в форму
лу (28). Следовательно, воздухо
емкость абсолютно сухой дpeBe
сины Во равняется пористости п.
для древесины сосны при влаж..
ности о; 12 и 100 % воздухоем
кость составляет: Во = 69 о о ,
В'2 =66 %, Еню =32 00.
Базисная плот
н о С т ь древесины выражается
отношение 1 массы абсолютно
cyxoro образца то к ero объему
при влажности равной или выше
предела насыщения клеточных стенок Vmax. Следовательно базисная плот
ность, r/С"f'.,fЗ, кr/смЗ, равна:
112
альная плотность имеет при W = О, коrда она равна плотности абсолютно
,
сухои древесины, следовательно, РО = РО.
В о з Д у х о е м к о с т ь древесины выражается отношением объема
воздуха, заполняющеrо полости и межклеточные пространства, к объему
образца древесины данной влажности. Этот показатель Bw, %, леrко опре
делить, зная парциальную плотность P и влажность древесины W:
Bw = (Vw Vд.в Vfj J 100 = [1 p ,( + W J] 100, (37)
Vw Рд,в 100Ps
rде Vw объем образца древесиныI при данной влажности; Vд.в объем дpe
весинноrо вещества в образце; Vs объем связанной и свободной воды в об
разце; Рд.в и РВ соответственно плотности древесинноrо вещества и воды.
Рис. 35. Зависимость парциальной
плотности древесины от 8..1ажности:
J сосна: Рб == 407 кr/M3. Кру == 0,44 О О /0 О
2 кизил: Рб == 963 КrlМ3, Кру == 0.63 О 0/%
JI')
...
...
8ОО
2
....
..о
600
.J)
а
.::t
Е
500
1
юо
о:: 300
..о
с;;1
::::;,
::::1
:} 100
с:::
200
о
10 20 30 40 50 60 '70
ВЛQ>t</..юсть дребеСlJНЫ) %
пl0
Рб = .
Vmax
Раньше это отношение f\.fИНИМальной массы образца к ero макси..
1алЬНО IУ объему называли условной плотностыо древесины Р уел,' подчер..
(38)
113
кивая кажущуюся искусственность этой характеристики. На самом деле
показатель Рб имеет вполне определенный физический смысл, характери
зуя количество (массу) сухой древесины или, что почти то же самое, массу
древесинноrо вещества в единице объема свежесрубленной или макси
мально разбухшей древесины.
Базисный характер показателя Рб проявляется в том, что он широко
использ)ется для расчетов процессов наrpевания, сушки, пропитки древе..
сины, определения содержания cyxoro вещества в древесном сырье для
цеЛЛЮЛОЗllо..БУ 1ажной промышленности и дрyrих целей. Этот показатель
связан с плотностью абсолютно сухой древесины следующими соотноше..
ниями:
( 30Kf} )
Р б = Р О 1 100 '
(39)
rде Кр коэффициент объемной усушки % на 1 % влажности древесины.
и
[ 100 ]
Рб =Ро 100+30Ka '
(40)
rде Ка коэффициент объемноrо разбухания, % на 1 о о влажности дpeBe
сины.
Если известна плотность древесины Pw, то базисную плотность
можно вычислить по формулам:
100(100 + KaW)
Р6 =Pw (100+ wXtOO+ КаЗ0)
при W < 30 % ;
(41)
100
Рб = Pw 100+ ff'
Экспериментально плотность древесины соrласно rOCT 16483.1 84
и СТ СЭВ 388..76 определяют на образцах, имеющих форму четырехrpан"
ной прямоуrольной призмы с основанием 20х20 мм и высотой вдоль воло..
кон 30 мм. Образец должен включать не менее пяти rодичных слоев. При
очень широких слоях (более 4 ММ) следует увеЛИЧIПЬ размеры основания
образца, сохраняя ero квадратным. Смежные rpани образцов должны рас-
полarаться cтporo под прямым уrлом. Поверхности образцов должны быть
rладко остроrаны. Образцы предварительно выдерживают до влажности
12ft %. На каждом образце можно определить четыре показателя: IIЛОТ
ность древесины при влажности в момент испытаний Pw, плотность абсо
лютно сухой древесины РО, парциальную p y и базИСНУIО плотность дpeBe
при W 30 % .
(42)
114
сины Рб. При этом целесообразно проводить проиедуру испытаний в сле..
дующем порядке.
Вначале измеряют фактические размеры поперечноrо сечения и BЫ
соту по осям симметрии образцов с точностью до О, ll\fM. Полученные
данные используют для вычисления объема образца y, МЗ. Взвешиваниеl\f
образцов с поrрешностью до 0,01 r определяют массу т" , Кf. Дап:ее об
разцы увлажняют в дистиллированной Боде при 10 20 ос дО тех пор, пока
разница в размерах образца при измерении их с интервало:м в 3 сут. OKa
жется менее 0,1 l\IM. ПО новым раЗ fераl\1 образца, ИЗ Iеренным таким же
образом, как и до увлажнения, определяют Vmax, \fЗ. Затем образцы BЫCY
ШИБают до постоянной Mдccы С соблюдением требований, изложенных при
описании способа определения влажности. Образцы в абсолютно сухом
состоянии взвешивают с поrpешностъю до 0,0] r и записывают массу пlO'
Kr. Немедленно вслед за взвешиванием образцов измеряют их разl\lеры и
вычисляют объем Vo, м3.
По полученным в процессе испытаний значениям ти и VrJ , исполь
зуя формулу (29) вычисляют плотность Pw, окруrляя результат до 5 кr/мЗ.
Влажность W определяют по тJV и то, используя формулу (4) с поrpеш..
ностью до 1 00.
Плотность абсолютно сухой древесины, парциальную и базисную
плотность вычисляют, используя соответственно формулы (26), (34), (38)
по найденным значениям п,о, Vo, Vw и Vmax.
Кроме описанноrо метода определения плотности древесины на об
разцах в форме прямоyrольной призмы можно определять плотность на
образцах произвольной формы, используя для измерения объема образца
ртутные объемомеры. Эти приборы основаны на измерении объема вытес..
ненной из цилиндра ртути (несмачивающей древесину жидкости) при по..
rpужении в нее образца [70].
Базисную плотность древесины по сырым образцам неправилыIйй
формы (стружка, щепа и т.Д., цилиндрические пробы из древесины pacтy
щеrо дерева) можно определить измеряя их объем следующим способом
[57]. Образец поrpужают в воду и с помощью весов измеряют усилие, пре
пятствующее ero всплытию. Принимая плотность воды за единицу, опре
деляют объем образца, численно равный ИЗ fеренной выталкивающей силе.
Поскольку плотность древесины существенно зависит от ее влажно
сти, в справочниках приводятся значения плотности при нормализованной
(стандартной) влажности. раныеe у нас стандартной влажностью принято
было считать 15 о о. Однако теперь показатели физико"механических
свойств древесины определяются при влажности 12 о о или пересчитыва
ются на эту новую стандартную влажность.
115
Величина плотности древесины, кr/мЗ, в зависимости от породы из
меняется в очень широких пределах: древесину с очень малой плотностью
имеет пихта сибирская из Восточной Сибири (345), ива белая (415) и др., а
наиболее плотную самшит (960), береза железная (970), саксаул (1040),
ядро фисташки (1100).
По плотности древесины при 12 % влажности породы можно разде
лить на три rpуппы: а) породы с м а л о й п л о т н о с т ь ю (плотность 540
и менее): из хвойных сосна, ель (все виды), пихта (все виды), кедр (все
виды), можжевельник обыкновенный; из лиственных тополь (все виды),
липа (все виды), ива (все виды), осина, ольха черная и белая, каштан по
сев ной, орех белый, серый и маньчжурский; бархат амурский; б) породы
с р е д н е й n л о т н о с т и (плотность 55 740): из хвойных лиственни..
ца (все виды), тис; из лиственных береза повислая, пушистая, желтая и
черная; бук восточный и европейский, вяз, rpуша, дуб летний, восточный,
болотный, монrольский; ильм, караrач, клен (все виды), лещина, орех
rpеuкий, платан рябина, хурма, яблоня, ясень обыкновенный и маньчжур..
ский; в) породы в ы с о к ой п л о т н о с т и (плотность 750 и выше): ака..
ция белая и песчаная, береза железная, rледичия каспийская, rлоrовина,
rикори белый, rpаб, дзельква, дуб каштанолистный и араксинский, желез
ное дерево земляничное дерево, кизил, маклюра, саксаул белый, самшит,
фисташка, хмелеrpаб.
Среди иноземных пород имеются такие, древесина которых имеет
как очень \fалую плотность (бальза плотность 120), так и очень высокую
плотность (бакаут плотность 1300, южноамериканское З\iеиное дерево
плотность более 1300).
Средние значения плотности древесины при нормализованной влаж..
ности P12' абсолютно сухой древесины Ро и базисной плотности Р6 дЛЯ
наиболее распространенных пород приведены в табл. 19.
В РТМ [27] и таблицах сед. имеются более подробные сведения о
плотности древесины с указанием вида древесной породы и района ее
произрастания.
Следует учитывать, что приводимые в таблицах данные представля
ют собой средние показатели, вычисленные по сильно изменчивым вели..
чинам. Для оценки пределов их колебаний необходимо пользоваться ста..
тистическими характеристиками, приведенными в РТМ и таблицах сед.
По плотности древесины при нормализованной влажности Pl2 '\fож
но определить дрyrие показатели плотности, применяя формулы, приве
денные в табл. 20. Для вывода этих формул были использованы соотноше..
ния (30), (31), (35), (41), (42). При этом все породы были разбиты на две
rpуппы: в первую отнесены породы, коэффициент объемноrо разбухания
· Таблицы стандартных справочных данных "Древесина. Показатели физико
механических свойств малых образцов без пороковtr.
116
которых (с окруrлением) равен 0,6 %, во вторую породы с коэффициен
том объемноrо разбухания 0,5 % на 1 % влажности древесины.
19. Средние значения плотности древесины
ПлornОС1Ъ, Базис.. Пл<ЛНОС1Ъ, Базис..
кт/м3 иая кr/M3 иая
ПЛОТ" ПЛОТ"
Порода ность, Порода ность,
Р12 РО кт/м 3 P12 Ро кт/м 3
Рб Рб
Лиственница 665 635 540 Ясень обыкновенный 680 650 560
Сосна обыкновенная 505 480 4]5 Бук 680 650 560
Ель 445 420 365 Вяз 650 620 535
Кедр (сосна кедровая) 435 405 360 Береза 640 620 520
Пихта сибирская 375 350 310 Орех rpецкий 590 560 490
rраб 795 760 640 Ольха 525 495 430
Аl\ация белая 800 770 650 Осина 495 465 400
rруша 710 670 585 Липа 495 470 410
Дуб 690 655 570 Тополь 455 425 375
Клен 690 655 570 Ива 455 425 380
20. Формулы для определения различных показателей плотности
древесины по ее плотности при нормализованной влажности P12
Формулы для пород с коэффициентом разбухания древе..
сины Ка' % на 1 % влажности
Показатели Ка = 0,6 (белая акация, Ка = 0,5 (остальные по..
береза,бук,rpаб,листвен"
ница) роды)
Плотность абсолютно су.. Ро = 0,957P12 (43) РО = 0,946P12 (44)
хой древесины
Базисная плотность древе.. Рб = 0,811P12 (45) Р 6 = 0,823P12 (46)
сины
Парциальная ШIотность P = 0,957 РИ2 х P = 0,946P12 Х
древесины при влажности 100 (47) 100 (48)
W < 30 % х х
100+0,6W 100+0,5W
Плотность древесины при P15 = 1,01 OP12 (49) Р15 = 1,0 12P12 (50)
влажности W = 15 %
I1лОТНОСТЬ древесины при Pw = O,957P12 Х Pw = О, 946Pl2 Х
влажности W = о 30 % 100+W (51) 100+W (52)
х х
100+0,6W 100+0,5W
Плотность древесины при Pw = 0,811P12 Х (53) Pw = 0,823Р12 Х (54)
влажности W > 30 % х (1 + O,OlW) х (1 + O,OIW)
117
Результаты вычислений РО и PlS по формулам (43), (44), (49), (50) и
известным формулам н.л. Леонтьева [42], выведенным из несколько уп
рощенной исходной зависимости между ри-, и W, практически совпадают.
llлотность Р» при более высокой влажности по формулам моноrpафии
[42] оказывается примерно на 2 % выше, а базисная плотность Рб на 2,5
4 о о ниже значений, вычисленных по формулам (51) (54) и (45), (46).
Различие в значениях базисной плотности объясняется тем, что
раньше, используя фор fYЛУ (39) вместо коэффициента объемной усушки
Кр подставляли по существу коэффициент разбухания Ко.. По этой же
причине значения Рб' приведенные в РТМ и табл. 20, занижены на указан
ную выше величину.
ПЛотность коры исследована rораздо меньше, чем древесины;
имеющиеся отрывочные данные отличаются большой пестротой. Ниже
приведсны результаты исследования коры трех пород, проведенных
н.л Леонтьевым:
Порода Сосна Ель Береза
Плотность коры при W = 12 о о , Kr/M3 680 730 745
Плотность абсолютно сухой коры, кr/мЗ 652 715 736
Сравнение этих данных со средней плотностью древесины при
влажности 12 % показывает, что плотность коры сосны на 35 о о, ели на
65 %, а березы на 18 % больше, чем древесины. Для определения плотно
сти коры указанных пород при дрyrих значениях влажности по аналоrии с
древесиной можно использовать формулы (30) и (31), подставив в них KO
эффициенты объемноrо разбухания коры.
Плотность луба значительно выше, чем плотность корки. Об этом
свидетельствуют данные А.Б. Большакова о плотности составных частей
коры в абсолютно сухом состоянии для трех пород, кr/мз:
Порода Сосна Ель Береза
Луб
Корка
808
296
929
638
847
524
13. Прониоаемость древесины ЖИДКОСТЯМИ и rаза1\IИ
Проницаемость характеризует способность древесины пропускать
жидкости или rазы под давлением. При испытаниях обычно используют из
жидкостей воду, а из rазов.... воздух или азот.
В о д о про н и Ц а е м о с т ь древесины вдоль волокон значительно
выше, чем поперек; при этом у древесины лиственных пород она в He
сколько раз больше, чем у хвойных. Заболонь имеет HaMHoro большую BO
118
допроницаемость, чем ядро (спелая древесина), которое у некоторых пород
вообще не пропускает воду.
Вода в древесине движется по системе капилляров, включающей в
себя полости клеток, отверстия в мембранах пор и субмикроскопические
каналы в клеточных стенках. У сухой древесины в ядре и в заболони
клетки им:еют в основном закрытые поры, у которых торус прижат к
окаймлениям.
На проницаемость влияет содержание 11 характер распределения в
ядре смолистых и друrих экстрактивных веществ, затрудняющих или во..
все исключающих ВОЗ fОЖНОСТЬ перемещения БОДЫ по микрокапиллярам в
ме lбранах пор и клеточных стенках. Удаление этих веществ путем их экс"
траКЦИII спиртобензолом повышает проницаемость ядра, особенно сильно
у сосны и кедра, меньше у ели и лиственницы. У пихты проницаемость
существенно увеличивается после обработки древесины метанолом или
ацетоном. Поздняя древесина rодичных слоев у сосны, ели (кроме заболо..
ни), пихты более водопроницаема, чем ранняя древесина [78]. Существенное
влияние на проницаемость поперек волокон оказывают сердцевинные лучи.
Роль лучевых трахеид показана в работе [30].
Определение водопроницаемости ПрОБОДЯТ по стандартному методу,
разработанному В.А. Баженовым. СоrлаСlIО rOCT 16483.15..72 для испы..
таний применяют прибор, устройство KOToporo показано на рис. 36. ОБРd"
зец в виде цилиндра диаметром 47 мм и высотой 20 мм, ориентированный
вдоль волокон, или в радиальном, или танrенциальНО\I направлении попе
рек волокон, влаrоизолируют по боковой по
верхности. Образец 10 вкладывают между
двумя кольцевыми резиновыми прокладками
9 в корпус прибора. В корпус запрессованы
два подшипника 7, исключающие деформа
цию прокладок при навинчивании верхней
части корпуса 6 и зажиме образца. Затем в
полость над образцом наливают дистиллиро
ванную воду, укрепляют стеклянную трубку
1 и доливают необходимое количество воды,
а сверху тонкий слой масла, предотвращаю
щий испарение воды во время опыта. Высота
столба воды в трубке должна быть 100+3 см.
120
Рис. 36. Прибор для определения водопроницаемо
сти древесины:
1 стеклянная трубка; 2 пробка сальника; 3 трубка; 4
корпус сальника; 5 прокладка; 6 верхняя часть KOp
пуса; 7 подшипник; 8 вер'Хний зажим; 9 кольцевая
прОКладка; 10 образец; 1 J нижний зажим; 12 нижняя
часть корпуса; 13 ножка
119
Количество воды, поrлощенное древесиной и прошедшее через об..
разец, определяют по перемещению мениска в rpадуированной (цена деле
нии 0,2 см3) трубке 1 на rpанице вода масло. После каждоrо измерения в
трубку доливают воду до первоначальной отметки. Испытания продолжа..
ют до тех пор, пока не установится постоянный суточный расход воды. По
окончании опьпа определяют влажность образца. Основные показатели
водопроницаемости I(оличество воды, смЗ, прошедшее через образец в
1 сут. при установившемся состоянии, и максимальная влажность образца.
Кроме Toro, строят rpафик зависимости расхода воды от времени выдержки.
r а з о про н и Ц а е м о с т ь древесины. Наибольшая проницаемость
обнаруживается при движении rазов вдоль волокон, она в десятки раз
больше, чем поперек волокон. При этом проницаемость древесины сосны
для rазов в радиальном направлении больше, чем в танrенциальном в 2 5
раз, ели в 1 О раз [по 56J.
Изучение воздухопроницаемости древесины поперек волокон по HЫ
не стандартизованной методике провел В.А. Баженов. Был использован
несколько переоборудованный прибор для испытания древесины на водо..
проницаемость (рис.36). Вместо стеклянной трубки была укреплена насад..
ка с манометром, в которую наrнетался воздух. Через отверстие в дне кор..
пуса присоединялся rазометр. Воздухопроницаемость д евесины опреде..
лялась количеством воздуха, смЗ, прошедшеrо через 1 C f поверхности об
разца в ] сек. Результаты некоторых опытов приведены в табл.21
21. Воздухопроницаемость древесины
Порода, зона дpc Тол.. Воздухопроницаемостью, см3/( см2.с),
Направление щина, при давлении, МПа
весины
мм 0,1 0,2 0,3 0,4
Сосна, заболонь Радиальное 13,9 0,0562 0,1190 0,1600 0,2390
Сосна, ядро Радиальное 14,2 0,0026 0,0061 0,0100 0,0138
Сосна, ядро Танrенциальное 14,1 0,0039 0,0061 0,0153 0,0250
Дуб, ядро Радиальное 3,5 0,00013 0,00026 0,00045 0,00067
Дуб, ядро Танr-енциальное 3,4 0,00071 0,00130 0,00287 0,00478
Бук Танrснциальное 15,0 I 0,0150 0,0390 0,0670 0,0870
Как видно из таблицы, ядро сосны имеет весьма незначительную
воздухопроницаемость; она по крайней мере в 1 15 раз меньше, чем у за
болони. У ядровой древесины дуба проницаемость меньше в радиальном и
больше в танrенциальном направлении лишь в тонких образцах.
Соrласно rOCT 1 6483 .34 77 в качестве показателя, характеризующе..
ro способность древесины проводить rазы, рекомендуется использовать
коэффициент rазопроницаемости Kr' м2/(с.МПа), вычисляемый по формуле
К = vh
r р'
(55)
120
rде v rазопроницае\10СТЬ, м3/(м2.с); р манометрическое давление,
МПа; h высота образца, М.
Проницаемость древесины азотом в радиальном направлении была
исследована [78] у хвойных пород Сибири. Наибольшие значения Kr были
обнаружены у заболони сосны: примерно половина испытанных образцов
имела Kr =2,22.10 3 м2/(с.МПа), а дрyrая половина 4,6.10.4м2/(с.МПа).
Несколько меньший коэффициент rазопроницаемости у кедра и листвен
ницы и весьма малый у ели. У пихты заболонь оказалась почти совсем He
проницаемой для азота. У всех пород (кроме пихты) проницаемость забо..
лони HaMHoro выше, чем ядра (спелой древесины). Наименьшая проницае
мость ядра у лиственницы, у пихты несколько выше (и даже больше, чем
для заболони), далее следуют ель, кедр и сосна.
Испытания древесины на rазопроницаемость требуют значительно
меньше времени, чем испытания проницаемости жидкостями. Между yкa
занными свойствами наблюдается тесная корреляция и определение rазо
проницаемости используют для оценки способности древесины пропиты
ваться растворами антисептиков и антипиренов, варочными раствора fИ
при получении целлюлозы и т. д.
14. Тепловые свойства древесины
к теплофизическим свойствам древесины относятся теплоемкость,
теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение.
Известно, что теплоемкость материала характеризует ero способ..
ность аккумулировать тепло. Показателем этоrо свойства является
у Д е л ь н а я т е п л о е м к о с т ь с, представляющая собой количество
теплоты, необходимое для Toro, чтобы натреть 1 кr массы материала на 1 К
(или на 1 ОС). Удельная теплоемкость измеряется в кДж/(кr.ОС).
Процессы распространения (переноса) тепла в материале характери
зуются коэффициентами теплопроводности и температуропроводности.
Первый из них входит в уравнение стационарноrо теплообмена
Q=ЛFТ( ).
(56)
устанавливающее связь между количеством теплоты Q, распространяю
щейся внутри тела, и площадью сечения F, перпендикулярноrо тепловому
потоку, временем 't, перепадом температур !::,.! на двух изотермических
поверхностях, а также расстоянием между ними t:u. К о э Ф Ф и ц и е н т
т е п л о про в о Д н о с т и л. численно равен количеству теплоты, лрохо..
дящей в единицу времени через стенку из данноrо материала площадью
121
1 м2 И ТОЛЩИНОЙ 1 м при разности температур на противоположных CTOpO
нах стенки в 1 ос. Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м.ОС).
При стационарном теплообмене температурное поле в материале остается
постоянным во времени.
ВТОрОЙ из указанных выше показателей, характеризует скорость из
менения температуры материала при нестационарном теплообмене (Haтpe
вании или охлаждении). К о э Ф Ф и ц и е н т т е м пер а т у р о про в о Д -
н о с т и а определяет инерционность материала, т. е. ero способность вы-
равнивать температуру. Показатель а, rl/c, численно равен отношению KO
эффициента теплопроводности к теплоемкости единицы объе {а материала:
л
a= ,
ер
(57)
rде р плотность, кr/мЗ.
Экспериментально удельную теплоемкость материала определяют
калориметрами. Также прямым методом можно установить коэффициент
теплопроводности при стационарном потоке тепла. Однако для древесины,
особенно влажНОЙ, более удобны не стационарные методы. Один из таких
методов, основанный на использовании "MfHoBeHHoro" источника тепла,
достаточно подробно описан в учебном пособии [70].
ТеПЛОСl\-IКОСТЬ древесины. сухая древесина представляет собой
двухфазную систему, включающую в себя древесинное вещество и воздух.
Однако доля воздуха (по массе) в древесине крайне мала, и теплоемкость
сухой древесины практически равна теплоемкости древесинноrо вещества.
Поскольку состав древесинноrо вещества у всех пород одинаков,
удельная теплоемкость древесины не зависит от породы и по современным
данным [83] при О ос для абсолютно СУХОЙ древесины равна 1,55 кДж/кr.ос.
С повышением температуры удельная теплоемкость древесины несколько воз
растает по линейно IY закону и при 100 ос увеличивается примерно на 25 %.
Значительно сильнее влияет на теплоемкость увлажнение древесины.
Например, увеличение влажности древесины от О до 130 % при водит к по..
вышению теплоемкости примерно в 2 раза.
Одновре fенное влияние температуры и влажности на теплоемкость
древесины можно проследить по диаrpамме (рис. 37), построенной п.с. Cep
rовским по данным К.Р. Кантера. На этой же диаrpамме представлены зна..
чения теплоемкости при отрицательных температурах. Замораживание сы...
рой древесины приводит к уменьшению теплоемкости, так как лед имеет
вдвое меньшую теплоемкость, чем вода.
Однако rлавным фактором,
ВЛИЯIОЩИМ на теплоемкость мерзлой
древесины, является не влажность, а
температура [81].
Теплопроводность древесины.
На способность древесины про водить
тепло оказывает влияние ее плот
ность.
На рис. 38 показан rрафик зави
симости lежду коэффициентом теп
лопроводности древесины поперек
волокон Л.1 И ее плотностью в абсо
лютно сухом состоянии Ро, построен
ный автором по данным отечественных и зарубежных исследователей.
Нижний экстраполированный участок кривой отсекает на оси орди..
нат отрезок, равный величине теплопроводности воздуха
0,0253 Вт/(м.ОС); верхний участок кривой, продолженный до плотности
Ро = 1530 кr/M3, дает возможность ориентировочно оценить теплопровод
ность древесинноrо вещества Лд,в.1. Как видим, этот показатель оказывает..
ся равным примерно 0,5 Вт/(м.ОС). Точные данные о теплопроводности
древесинноrо вещества отсутствуют.
122
160
150
lЦО I
13О
120
.110
о
'З: IОО
-са 90
80
70
t::J 60
50
WJ
30
20
10
О
..цо --20
\ 1
\ , I
\. '%
" "
N' ,. 'к-"
"
r..> " " C{
с;::) "" " ,,
'- " <l&>
'",,- .?в
" '26''''-......... ""
...... ..... ...................
о') c:g 1 (I ................. .................
1- ,>< ..... ...-. '--. ..... ............... .........
- ' <I000o.. ...... .................... ...... ......
............I. ..... "-::
1
\
,
....
о 20 40 60 во 100
Температура,О(}
JlJ.1 Вт/(м.ОС}
::.1
60
(.j
50
с:;)
qlJ.O
с;)
аза
QJ 1
20
з.4'О
OO
(t)
Рис. 37. Диаrpамма уде?IЬНОЙ теплоемкости
древесины
.'
/
.
".'
-"" 1..........
"......
.Jt -,,"" .;. .........,..
.... - . .
"" ---- . J
",.,.... ..
100 200 ЗОО LfDO 500 600 700 800 900 1.fJUfll100 12001300/'100
. Плотность а.БООl1ютно сухои. оредесинь, ;07 хе/мl
Рис. 38. Зависимость теплопроводности древесины поперек волокон от плотности в аб
солютно сухом состоянии
123
В.П. Ловецкий (СиБТИ) рассчитал коэффициент теплопроводности
древесинноrо вещества, рассматривая древесину как набор пустотелых
стержней прямоуrольноrо сечения и используя экспериментальные данные
о теплопроводности древесины березы. Подставляя в формулу
В.П. Ловецкоrо вместо Рб величину РО ДЛЯ березы получаем л'д,в.1' равную
0,48; для сосны в танrенциальном направлении 0,53, т. е. по казатели,
близкие к 0,5 Вт/(м.ОС).
Увеличение плотности сухой древесины, т. е. повышение доли, за
нимаемой в единице объема древесинным веществом, приводит к возрас
танию теплопроводности древесины. Это объясняется тем, что древесин
ное вещество имеет примерно в 20 раз больший коэффициент теплопро
водности Ад,в.L' чем воздух. Можно рассчитать теплопроводность дpeBe
синноrо вещества Лд,вll по теплопроводности древесины ЛН вдоль волокон,
полаrая, что тепло передается параллельно по клеточным стенкам и возду
ху, заключенному в полостях клеток. Тоrда А древесинноrо вещества ока..
зыаетсяя для березы 0,94, а для сосны 0,87 Вт/(м.ОС).
Поскольку микрофибриллы ориентированы преимущественно вдоль
оси клеток, теплопроводность в этом направлении примерно в 1 ,5 2 раза
выше, чем в поперечном направлении.
По радиальному и танrенциальному направлениям поперек волокон
коэффициенты теплопроводности Лr И л, forYT различаться. Дело в том,
что в танrенциально t направлении вытянуты зоны поздней древесины ro..
дичных слоев. Поздняя древесина, особенно у хвойных пород, более плот
ная, че\1 ранняя, и следовательно, более теплопроводная. Расчеты [81, 83]
показывают, что теплопроводность древесины в танrенциальном направ
лении несколько больше, чем в радиальном.
Увеличению теплопроводности в радиальном направлении способ..
ствуют сердцевинные лучи с преимущественным расположением микро
фибрилл вдоль длины луча. Иrрает роль и форма сечения анаТО lических
элементов. Все это приводит К тому, что по экспериментальным данным
мноrих исследователей у древесины хвойных и большинства лиственных
пород практически нет разницы между Лr И А,. Только у лиственных по
род с БОЛЬШИ f объемом сердцевинных лучей (дуб, бук), Лr больше л,
примерно на 15 %.
Увлажнение древесины, Т. е. замещение содержащеrося в ней возду"
ха водой, имеющей в 23 раза большую теплопроводность, приводит к воз
растанию теплопроводности древесины. По мере заполнения полостей
клеток водой скорость изменения функции л. = f(W) постепенно уменьша
ется (рис. 39).
Повышение температуры влажной древесины ПрИБОДИТ к еще болъ
ше IУ увеличению теплопроводности. Это можно проследить по обобщен
124
ной диаrpамме (рис. 40) для древесины березы [по 61, 83]. На этом же ри..
сунке по казана диаrpамма коэффициентов теплопроводности в области OT
рицателъных температур [по 81]. Замораживание древесины влажностью
выше предела насыщения клеточных стенок ведет к скачкообразному YBe
личению ее теплопроводности, так как коэффициент теплопроводности
льда при t = О ос в 4 раза больше, че I воды. При дальнейшем пони ении
те fпературы теплопроводность возрастает, что связано rлавным образом с
повышением теплопроводности льда. При влажности ниже Wп.H фазовые
превращения испытывает лишь небольшая часть связанной воды, поэтому
таких скачков здесь не наблюдается.
л, Вт/(м- c)
045
:::.'
5ЦЧО
с::.
ЦЗ5
CtS
0,30
f5
0,25
Е 020
'
q15
:::s
. 10
O
о 70 20
о
0.107 M'l/C
2,1
с::)
20
I
1,9 Е:
t:J
1,8
l.7 cu
1
1,6 S.
1,5 ::,
::r
ц.
s..
1,3
120 130
80 ЧО 50 60 70 80 90 100 110
Вl1ажность %
Рис. 39. Зависимость коэффициентов теЛ..l0ЛРОВОДНОСТИ и температуролроводности
древесины ОТ влажности (по [,С. Шубину и З.Б, Щедриной). Сосна (Р6;::: 360 кr/\f3),
тепловой поток в радиальном направлении, Iемпература t = 25 ос
l-Iспользуя диаrpамму (рис. 40), можно определить, предложенным
п.с. СерrОБСКИМ методом, теплопроводность древесины дрyrих пород. Для
этоrо, приняв значение л для березы (Рб = 500 кт/мз) за номинальное, надо
умножить ero на коэффициент Кр учитывающий плотность древесины
данной породы. Ниже приведены коэффициенты Кр для разных значений
базисной плотности древесины Р6:
Рб
Кр
350
0,80
375
0,84
400
0,87
425
0,90
450
0,93
475
0,97
525
1,05
550
1,11
575
1,20
600
1,28
125
-,
Q (...)
Qб5
"Q60
Q55
u
QSO
о Q45
Q..
'5 .а4 о
" '
с::
Е QJ5
QJO
Q2S
::1
Ц25
(')
Q15
1 o ЗО 20 10 О 10 20 ЗО 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Температура tJ ОС
Рис. 40. Диаrpамма коэффициента теплопроводности древесины березы
(Р6 = 500 кr/M3), тепловой поток в радиальном направлении
Для учета влияния направления тепловоrо потока надо найденные
значения коэффициента теплопроводности умножить еще на КХ' равный
для дуба, бука в танrенциальном направлении 0,87, а ВДОЛЬ волокон 1,6.
Для остальных пород учитывается только различие в теплопроводности
вдоль и поперек волокон; при тепловом потоке вдоль волокон Кх = 2,2.
Значения коэффициентов л у древесины сравнительно невелики, по
этому древесина относится к довольно хорошим теплоизоляционnым ма..
териала l.
Температуропроводность древесины. Величина коэффициента
температуропроводности а определяется по уравнению (57), если извест
ны значения двух дрyrих тепловых коэффициентов л и с. У абсолютно
сухой древесины с уменьшением плотности р коэффициент температуро
проводности возрастает. Это связано с увеличением в единице объе?\fа дре..
веСИНЬJ доли воздуха, имеющеrо температуропроводность примерно в 100
раз большую, чем древесинное вещество. Влияние влажности на темпера
туропроводность поперек волокон иллюстрирует рис. 39. Увеличение co
держания свободной воды (w > Wп,H) приводит К резкому падению темпе
ратуропроводности, потому, что воздух в полостях клеток замещается БО-
дой, имеющей примерно в 150 раз меньший коэффициент температуро
проводности.
7ЛJl),.:, . ' r I '7
..............
O ,, O
120
roGJW::'JJ :::::
........-...... lJО r-----.
........LQQ.=-- ta . 9 v
:::::::: 90 -..-..... v" вО......
"""--- :::::::::;...-:: v' 70-...........
/':/"..
..... ......2Q .--...... А v ..А'" ..60 -
....... 60. .... yv ..50"
40 l...-----'
........ . 50
.............. .40 ----:: ------- 30...-.-
30 .,...--- ....----"----- 20 ....
...... ......--- . 15.. \
20 /.".
1п
"
... 5 "'
---
о
\J
126
в области ниже Wп.H влияние влажности на величину а практически
не наблюдается. Это объясняется тем, что воздуха в клеточных стенках
почти нет, и влажная клеточная стенка состоит из двух фаз древесинноrо
вещества и воды, коэффициенты те lпературопроводности которых дo
вольно близки.
Тепловое расширение древесины. При наrpевании твердых мате..
риалов, в том числе и древесины, происходит увеличение их объема. Ко..
эффициент линейноrо тепловоrо расширения а' представляет собой изме
нение единицы ДЛИНЫ тела при наrpевзнии ero на 1 ос. Вследствие анизо
тропии древесины коэффициенты а' по трем структурным направлениям
различны. Наименьший коэффициент линейноrо расширения ан в направ
лении вдоль ВО..l0КОН; величина ero по данным из разных источников для
сухой древесины колеблется в пределах (2,5 5,4)10 l/oC. Тепловое pac
ширение поперек волокон значительно (иноrда в 10..-.15 раз) больше, чем
вдоль волокон, причем в танrенциальном направлении оно обычно в 1 ,5
1,8 раза выше, чем в радиальном. Таким образом, наблюдается известная
аналоrия с dнизотропией усушки (разбухания).
Некоторые данные о коэффициентах линейноrо расширения абсо..
лютно сухой древесины приведены в табл. 22. Коэффициент линейноrо
расширения вдоль волокон древесины составляет 1/3 1/10 коэффициен--
тов тепловоrо расширения металлов, бетона и стекла. При наrpевании
влажной древесины кроме тепловоrо расширения поперек волокон, BЫ
званноrо повышением температуры, одновременно происходит значитель..
но большая влажностная деформация. Изменение влажности на 1 о о В об
ласти ниже JVп.H вызывает деформацию в десятки раз большую, чем изме..
нение температуры на 1 ос. Таким образом, усушка и разбухание маски..
руют чисто температурные деформации древесины поперек волокон. Если
повышается температура свежесрубленной древесины, находящейся в BO
де, то при первом HarpeBe происходит увеличение размеров в танrенци"
алЬНО 1 направлении и сокращение их в радиальном. При последующих
наrpеваниях наблюдается некоторое У lеньшение размеров в обоих Ha
правлениях.
22. Коэффициенты тепловоrо расширения сухой древесины
Порода а" . 106 а' . 1 06 а' . 106 Источник
r t
Сосна 4,2 15,0 29,0 В. Стивенс
Ель 2,6 29,3 50,2 Я,Н. Рудобельская (Стан ко)
Дуб 3,6 29,3 41,9 Медисонская лаборатория
Береза 2,5 27,2 30,0 "
Бук 5,4 22,0 34,8 В. Стивенс
127
в табл. 23 представлены данные Я.Н. Станко (МЛТИ) о коэффици"
ентах а' для сырой и сухой древесины ели; знаки "+" и " " показывают со..
ответственно удлинение и укорочение.
23. Коэффициенты тепловоrо расширения сырой и сухой
древесины ели
Структурное Коэффициенты теrшовоrо расширсния дрсвссины а' .106, Хе
СЫРОЙ
направление ПОС;Iедующие Ha сухой
Первый HarpeB
rpeBbI
Радиальное 29 5 +28,5
т аllrенuиалъное +25 5 +48,0
Причина увеличения деформации при первом HarpeBe, очевидно, за..
ключается в снятии внутреннил напряжений роста. В растущем дереве в
танrенциалЬНО\1 направлении действуют сжимающие напряжения, ПОЭТО fУ
при снятии их обнаруживается удлинение образца в этом направлении. В
радиальном направлении происходит обратное явление. У довлетворитель
Horo объяснения причин сокращения образца при последующих HarpeBax
пока еще не найдено.
Показатели, характеризующие тепловые свойства древесины, ис..
пользуются для расчета процессов ее наrpевания, сушки, опаивания, за..
мораживания, потерь тепла через оrpаждения из древесины.
15. Электрические свойства древесины
в этой rpуппе свойств рассматривается электропроводность, элек
трическая прочность, диэлектрические и пьезоэлектрические свойства дpe
весины.
Электропроводность. Способность древесины проводить электри..
ческий ток находится в обратной зависимости от ее электрическоrо сопро..
тивления. В общем случае полное сопротивление образца древесины, раз..
мещенноrо между двумя электродами, определяется как результирующее
двух сопротивлений объемноrо и поверхностноrо. О б ъ е м н о е с о ..
про т и в л е н и е численно характеризует препятствие прохождению тока
,..
сквозь толщу ооразца, а п о в е р х н о с т н о е с о про т и в л е н и е про
хождению тока по поверхности образца. Показателями электрическоrо со..
противления служат удельное объемное и поверхностное сопротивления.
Первый из названных показателей выражается в омах на сантиметр
(Ом.см) и численно равен сопротивлению при прохождении тока через две
противоположные rрани кубика размером 1 х 1 х 1 см из данноrо материала
(древесины). Второй показатель измеряется в otvtax и численно равен co
противлению квадрата любоrо размера на поверхности образца древесины
128
при подведении тока к электродам, оrpаничивающим две противополож
ные стороны этоrо квадрата. Методы измерения этих показателей для дpe
весины стандартизованы (rOCT 18408 73).
Представление о порядке величин удельноrо объемноrо и поверх..
HOCTHoro сопротивлений дают данные, приведенные в табл. 24.
Более подробные данные, полученные в Белорусском технолоrиче..
СКОМ инститyrе (БТИ), приведены в табл. 25. Здесь даны показатели для
абсолютно сухой древесины вдоль и поперек волокон (в радиальном Ha
правлении) при температуре 20 ос.
24. Сравнительные данные об удельном объеМНО\f и
поверхностном сопротивлении древесины
Удельное у дельное
Влаж объе'lное
Порода и направление ность, сопротив" поверхност Источник
1)0 ление, ное солро
Ом,см тивление, Ом
Береза, вдоль волокон 8,2 4,2.} 010 4,0.1011 М.М. Михайлов
Береза, поперек волокон 8,0 86.1011 2,8'1012
,
Бук, ВДОЛЬ ВОЛОКОН 9,2 1,7.10С) 9,4'1010
Бук, поперек волокон 8,3 1,4.1010 7,9.1010
Сосна, ВДОЛЬ волокон 7,5 2, 1. 1 011 и.л, Туманов
Сосна, поперек волокон 7,5 1,3. 1 011 7,9.1011 (МЛТИ)
Ель, вдоль волокон 7,8 1 0.1011
,
Ель, поперек волокон 7,8 6,4'1010 40,1011
,
Дуб, ВДОЛЬ волокон 7,9 2,0.1010
Дуб, поперек волокон 7,9 1 3.1010 5,5.1010
,
Из табл. 25 видно, что древесина относится к диэлектрикам, для ко..
торых удельное сопротивление равно 108 1017 ОМ.СМ. Этот показатель
вдоль волокон у большинства пород в несколько раз меньше, чем поперек.
Сухая древесина имеет очень малую электропроводность, примерно такую,
как у лучших электроизоляционных материалов. С повышением влажности
древесиныI ее сопротивление Уl\1еньшается.
129
25. Удельное объемное сопротивление древесины
в абсолютно сухом состоянии
Порода
Удельное объемное сопротивление, Ом. см
поперек волокон вдоль волокон
2,3.1015 1,8'1015
7,6.1016 3,8.1016
3,з,}016 3,6.1015
8,0.1015 } ,3.} 015
6,6.}017 3,3'1017
5,1.1016 2,3'1016
1,0'1017 9,6.1015
1,5.1016 6,4.1015
1,7.1016 8,0.1015
Сосна
Ель
Ясень
rраб
Клен
Береза
Ольха
Липа
Осина
Особенно большое влияние на электропроводность оказывает свя"
занная вода. В табл. 26 представлены данные (БТИ), иллюстрируюшие
влияние изменения влажности в диапазоне 20 о о на удельное объемное
сопротивление древесины поперек волокон.
26 Влияние влажности на объемное сопротивление древесины
Удельное объемное сопротивление, Ом.см, при влажности
Порода древесины, о о
О 7 20
Сосна 2,3.1015 5,} 011 3.108
Ель 76.1016 1.1012 3,108
J
Дуб 1,5.1016 2.1011 7 .} 08
Береза 5,}.1016 9.1011 1.) 08
Ольха 1,0')017 9.1011 6.) 08
Резкое падение сопротивления продолжается при повышении влаж..
ности до предела насыщения клеточных стенок. Электропроводность рре..
весины при Wп,H больше электропроводности абсолютно сухой древесины
в десятки \1ИЛЛИОНОВ раз. Дальнейшее повышение влажности за счет YBe
личения содержания свободной воды приводит К увеличению электропро"
водности лишь в десятки или сотни раз.
Поверхностное сопротивление древесины также существенно СНИ
)h.ается с увеличением влажности. По данным МЛТИ увеличение влажно..
сти древесины бука от 4,5 до 17 о о привело к снижению удельноrо поверх
HocTHoro сопротивления вдоль волокон с 1,2.1 оlЗдо 1,0.107 ОМ.
Повышение температуры приводит к уменьшению объемноrо сопро
тивления древесины. Наибольшее влияние температуры за\lетно при cpaB
130
нительно низкой влажности древесины. Так, увеличение температуры от
20 до 94 ос снижает сопротивление абсолютно сухой древесины в милли
он раз, а древесины влажностью 22 24 о о Bcero лишь в 100 раз.
При отрицательных температурах объемное сопротивление древеси..
вы возрастает. По данным ЛТА удельное объемное сопротивление вдоль
волокон образцов березы влажностью 76 % при О ос составило
1,2.107 Ом.см, а при охлаждении до 24 ос оно оказалось 1,02.108 Ом.см.
Пропитка древесины минеральными антисептиками (например, хло
ристым цинком) уменьшает удельное сопротивление, в то время как про..
питка креозотом мало отражается на электропроводности.
Электропроводность древесины имеет значение при разработке pe
жимов ее отделки лаками Б поле BbIcoKoro потенциала; режимов резания
древесины; leTOДOB снятия статических зарядов при шлифовании древеси..
ны и др. На зависимости величины электропроводности древесины от ее
влажности основано устройство кондуктометрических влаrО lеров. Эти
приборы дают наиболее точные поъ.азания при влажности ниже предела
насыщения клеточных стенок, Т. е. в области особенно сильноrо влияния
влажности на электропроводность.
Электрическая прочность древесины. Способность древесины
противостоять пробою, т. е. снижеНИIО сопротивления при больших Ha
пряжениях, называется электрической прочностью. Для определения элек..
трической прочности древесины при пере {еННО\f напряжении, частотой
50 [ц разработан rOCT 18407..73.
Электрическую прочность Епр, кВ/мм, вычисляют с поrрешностью
до 0,01 по формуле
ипр
Епр = , (58)
h
rде и пр Jффективное пробивное напряжение, кВ; h толщина образuа в
рабочей зоне, мм.
Некоторые данные об электрической прочности древесины, опреде
ленные в ЦНИИМОДе по стандартной методике, а также ранее получен..
ные данные друrих IIсследователей, приведены в табл. 27.
131
27. Электрическая прочность древесины некоторых пород
Влаж Электрическая прочность Е пр' кВ/мм в
Порода насть, направлении Источник
% танrенциаль вдоль воло
радиальном нам кон
Сосна О 5,9 7,2 1,45 В.М. Спиридонов
33 1,4 1,5 0,76 и А.З. ХартаНОВИL{
Ель О 6,0 7,2 1,35 (БТИ)
33 1,4 1,3 0,87
БереЗd О 9,] 7,6 1,26
33 1,4 1,2 0,50
Береза 12 5,7 1,31 С.А. Кабаков
Бvк 12 4,4 1,32 (ЦНИИМОД)
Сосна 10 5,9 7,7 1,68 К,М. Ханмамедов
Как видно из табл.27 1лектрическая прочность абсолютно сухой
древесины вдоль волокон в 7 раз меньше, чем поперек. С повышением
влажности электрическая прочность заметно снижается, при этом умень"
шается различие между Епр вдоль и поперек волокон. По данным БТИ
прочность снижается в 2 раза при изменении влажности с 1 О до 14 %.
Электрическая прочность древесины по сравнению с друrИ IИ твердыми
изоляционными материалами невелика (у стекла Е пр равна 30, у полиэти
лена 40 KB/M I).
ДЛЯ повышения электрической прочности древесину пропитывают
парафином, олифой, искусственными смолами и друrими веществами.
Диэлектрические свойства древесины, Древесина, находящаяся в
переменном электрическом поле, проявляет свои диэлектрические свойства,
характеризующиеся двумя показателями. Первый из них относительная
диэлектрическая проницаемость Е численно равен отношению емкости
конденсатора с прокладкой из древесины к емкости конденсатора с воздуш
ным зазором Iежду электродами. Второй показатель TaHreHC уrла диэлек
трических потерь tg о определяет долю подведенной мощности, которая
вследствие дипольной поляризаuии древесины поrлощается ею и превраша
ется в тепло. При этом вектор тока опережает вектор напряжения на уrол,
меньший, чем 900. Уrол о, дополняющий yrол сдвиrа фаз <р до прямоrо, и
называется yrлом диэлектрических потерь. Че 1 больше рассеиваемая в дpe
весине мощность, re f больше yrол 8. Методы определения диэлектриче
ских показателей древесины пока не стандартизованы. Применявшиеся раз
ными исследователями Iетоды описаны в пособии [70].
Д и э л е к т р и ч е с к а я про н и Ц а е м о с т ь абсолютно сухой
древесины ПрИ lерно в 2 раза больше, чем воздуха (Е воздуха равна 1). С
возрастанием плотности древесины показатель существенно увеличивает..
ся. Значительно больше влияет увлажнение древесины (рис. 41).
132
.
.о 6,0
O
::::t
::t:
LJ10
с:::
ЗО
с:..>'
&
:::1
2,0
с")
:::J10
1 ЗОО
W=12°k
......,..
""""" W=9%
.
W:::6%
,."
L...
.... .
.,........ "."" """
w=з%
..---- ",.,., .
.,..... ...... ..... W=O%
---- ......
",.,.,- ",.". ",.,..". """"." ----- .
......-
.,.,..,. ,..-- .........
""",.,., "...,... ----
.... ....",- ...... -----
.... L....
...
360
If20 ч80 5'10 600
Плотность
660
720 780 РОlке/I1З
Рис. 41. Зависимость диэлектрической проницаемости t древесины поперек волокон
(частотаf= 5 мrц) от плотности РО при разной влажности W (по Р. Петереону)
Повышение частоты вызывает снижение Е. ПО обобщенным данным
r.и. Торrовникова для широкоrо диапазона частот (1()",,1011 rц), включая
область сверхвысоких частот (СВЧ), диэлектрическая проницаемость аб
солютно сухой древесины поперек волокон Е 1. при плотности
РО = 130 кr/мЗ (бальза) в среднем составила 1,3, а при РО = 800 кr/ fЗ
(rpаб) 2,6. Вдоль волокон Е" больше чем поперек E.l В среднем в 1,4 раза.
Напомним, что область СВЧ охватывает диапазон длин волн от 1 м
до 1 мм (частота f = 3 .108 3 .1011 ru).
Поскольку Е БОДЫ при частоте f = 1 О 1011 [ц находится в диапазоне
81 7,5 с увеличением влажности древесины наблюдается соответствующее
повышение Е. для древесины плотностью Ро = 500 КТ/МЗ при W = 1 О о о И
t = 20 ос на частоте 104 rц диэлектрическая проницаемость Е 1. равна 4,2, на
частоте 1010 rц она равна 2,0, а при W = 60 о о соответственно равна 65 и 6,6.
Повышение температуры от O дО 100 ос приводит К незначитель
НОМУ увеличению Е 1. абсолютно сухой древесины (примерно в 1,3 раза) и
заметному увеличению E.l (особенно на частотах ДО 106 [ц) влажной дpe
весины.
т а н r е н с у r л а Д и э л е к т р и ч е с к и х п о т ерь древесины
также зависит от ее плотности. Поскольку потери в древесинном веществе
значительно больше, чем в воздухе, с увеличением плотности древесины
tg8 возрастает. По данным r.и. Торrовникова tg8 древесины поперек BO
локон при плотности РО = 500 кr/ fЗ И комнатной температуре в диапазоне
частот 1 o 1 OS rц составляет 0,005...{),007, а при плотности Ре == 800 кт/мз
этот показатель равен 0,007 ,025. При больших частотах также наблюда
ется увеличение tg 8 .
Вдоль волокон tg D выше, чем поперек волокон в среднеrvl в 1,7 раза.
С повышением влажности tg 8 увеличивается (рис. 42). Зависимости этоrо
показателя от частоты имеют сложный характер. Так, для древесины с
плотностью Ре = 500 Kr/M3 при температуре 20 ос и влажности W = 80 %
величина tg D при частоте 103 ru достиrает 74, при частоте 108 ru снижа..
ется до 0,2, а в области свч (1 = 1010 rц) возрастает до 0,34. Повышение
температуры абсолютно сухой древесины
вызывает снижение tg О, но в области
СВЧ этот показатель возрастает. у влаж..
ной древесины (w = 25 % ) нarpевание
при водит к cyrцecTBeHHoмy возрастанию
tg 8, однако в области СВЧ он 1еняется не..
значительно.
133
о
"too.)
1,6
QJ
с:: 7r 2
Ц8 W 80ro
60 о/"
о.ч ЧО
С\)'
;t::
20%
20 ц.о 60 80 95
TeHпepaтypat c
Рис. 42. Зависимость тансенса yrJla диэлектриче-
ских потерь древесины ели поперек волокон от
темпераТУРЫ"1f влажности при частоте f = 3 мrц
(по А.А. r оряеву )
При диэлектрическом HarpeBe TeM
пература повышается одновременно по всему объему древесины Такой
способ HarpeBa J\10ЖНО использовать в процессах ее сушки, склеивания,
пропитки и др. В последнее время находит применение микроволновая
сушка древесины в поле свч. При расчете установок для диэлектрическо
ro HarpeBa используют формулу, в которую входит в качестве параметра,
характеризующеrо свойства HarpeBaeMoro материала, показатель
К = Е . tg Б, называемый фактором, или к о э Ф Ф и ц и е н т о м п о т ерь.
Величину К можно определить на основании калОрИ lетрическоrо изме..
рения поrлощаемой мощности. Этот показатель увеличивается с повыше
ние\1 влажности и температуры древесины.
Пьезоэлектрические свойства древесины. На поверхности некото"
рых диэлектриков под действием механических напряжений появляются
электрические заряды. Это явление, связанное с поляризацией диэлектри..
ка, носит название прямоrо п ь е з о эл е ктр и ч е с к о r о э Ф Ф е кт а.
Пьезоэлектрические свойства были вначале обнаружены у криста.iIЛОВ
кварца, турмалина, сеrнетовой соли и др. Эти материалы обладают также
о б р а т н ы м п ь е з о э л е к т р и ч е с к и м э Ф Ф е к т о М, заключаю..
ЩИl\fСЯ в том:, что размеры их изменяются под действие 1 электрическоrо
поля. Пластинки из этих кристаллов находят широкое применение в каче
стве излучателей и приемников в ультразвуковой технике.
134
Исследования В.А. Баженова показали, что такими свойствами обла..
дает и древесина, содержащая ориентированный компонент целлюлозу.
Наибольший пьезоэлектрический эффект наблюдается при сжимаюшей и
растяrивающей наrpузках под уrлом 450 к волокнам. Механические Ha
пряжения, направленные cтporo вдоль или поперек волокон пьезоэлектри
ческоrо эффекта не вызывают.
Максимальный пьезоэлектрический эффект наблюдается в сухой
древесине, с увеличением влажности он уменьшается и уже при влажности
8 00 почти совсем исчезает. С повышением температуры до 100 ос ero
показатели увеличиваIОТСЯ. Чем выше fОДУЛЪ упруrости древесины, тем
меньше пьезоэлектрический эффект.
Открытое явление позволяет rлубже изучить тонкую структуру дpe
весины. Показатели пьезоэлектрическоrо эффекта MOryт служить количе
ственными характеристиками ориентации целлюлозы и поэтому очень
важны для изучения анизотропии натуральной древесины и древесных ма..
териалов. Это явление используется при разработке неразрушающих MeTO
дов контроля качества древесины.
16. Звуковые свойства древесины
В эту rpуппу входят свойства, определяющие способность древеСИНЬJ
ПрОБОДИТЬ поrлощать и отражать звук, а также ее резонансные свойства.
Распространение звука в древесине. Звук, как известно, представ
ляет собой механические волновые колебания, распространяющиеся в уп
руrих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят
от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей.
С к о р о с т ь р а с про с т р а н е н и я 3 в у к а С, м!с, в достаточно
длинном стержне в направлении колебательноrо движения частиц MaTe
рима (продольные волны) определяется из СООТНОIIIения
c= ,
(59)
rде Е динамический модуль упруrости, н/м2; р плотность материала,
кr/мЗ.
Скорость распространения звука, м!с, в древесине можно установить
по резонансной частоте вынужденных продольных колебаний образца co
rласно уравнению
C=21fo,
(60)
rде Z длина образца, м; 10 резонансная частота, ru.
Этот показатель !ожно также определить импульсным ультразвуко
БЫМ методом. Для этоrо измеряют время 't, с, распространения упрyrой
продольной волны по длине образца 1 , м, и вычисляют С, мJc, по формуле
135
c= .
l'
Средние значения скорости распространения звука при продольных
колебаниях, по данным МЛТИ и ЦНИИМОД, дЛЯ комнатно"сухой дpeBe
сины некоторых пород приведены ниже:
Порода Лиственница Сосна Ель Дуб Ясень Береза
Скорость звука, м/с 4930 5360 5630 4720 4730 5530
В плоскости поперек волокон скорость звука ПрИl\1ерно в 3 4 раза
еньше, чем ВДОЛЬ волокон, причем в радиальном направлении она He
сколько выше, чем в танrенциальном. С увеличением влажности и темпе
ратуры древесины скорость распространения звука уменьшается. Скорость
звука в друrих материалах составляет, м!с: в стали 5050, в свинце 1200, в
каучуке 30, а в воздухе 330.
Важная характеристика древесины при оценке ее способности отра..
жать и проводить звук а к у с т и ч е с к о е с о про т и в л е н и е , Па.с/м:
(61)
R = рС.
(62)
Величина этоrо показателя для комнатно сухой древесины вдоль BO
локон указана ниже:
Порода Лиственница Сосна Дуб Ясень Бук Береза
R .10 S Па.с/м 33 28 31 30 28 29
Для сравнения укажем, что воздух имеет акустическое сопротивле..
ние 429, каучук 3.103, а сталь 393.105 Па.с/м.
По мере распространения звуковых волн в материале вследствие по..
терь энерrии на внутреннее трение происходит затухание колебаний. При
этом величина амплитуды уменьшается по экспоненциальному закону.
характеристики скорости затухания колебаний и одновременно
величины BHyтpeHHero трения (вязкости) материала используют показатель
б .... л о r а риф м и ч е с к и й д е к р е м е н т колебаний, численно равный
натуральному лоrарифму отношения двух амплитуд, отделенных друr от
друrа интервалом в один период.
Для определения декремента колебаний в древесине цниимод
разработал rOCT 16483.31 74. Cxe fa установки, в которой использован
электромаrнитный способ возбуждения колебаний, показана на рис. 43.
Древесина относится к Д и а \' а r н е т и к а м, т. е. веществам, имеющим
отрицательную маrнитную восприимчивость, которая у нее составляет
(2,5..6)lO . Поэтому для возбуждения продольных колебаний на торцы об
разuа размерами 20х20х300 мм (последний размер вдоль волокон) наклеи
вают ферромаrнитные пластинки.
136
2
2
в
6
8
о
1
а
7
Рис. 43. Схема установки для звуковых испытаний древесины резонансным методом:
а схема устаНОВI\И для возбуждения продольных колебаний образца; б схема располо
жения электромаrнитных возбудителя и датчика при изrибных колебаниях образца
Образец 4 размещают на опорном устройстве, как показано на схеме
рис. 43,а. При этом иrлы 3 диаметром 1 мм ВВОДЯТ в заранее высверленные
отверстия на rлубину 5----6 ММ. ОТ reHepaTopa 1 электромarнитные колеба..
ния подаются на возбудитель 2 и через ферромаrнитную пластинку 8 при
водят образец в колебательное движение. Механические колебания образ
ца преобразуются датчиком 5 в электрические сиrналы, напряжение и час
тота которых изыряетсяя милливольтметром 6 и частотомером 7.
Для возбуждения изrибных колебаний ферромаrнитные пластинки
наклеивают на боковые стороны образца, а возбудитель и датчик распола
rают по cxe1-le на рис. 43,6. ПЛавно изменяя частоту колебаний, ПРИВОДЯТ
образец в состояние резонанса. Этот момент устанавливают по максималь..
ному отклонению стрелки милливольтметра и фиксируют резонансную
частоту 10' по которой можно определить скорость распространения звука
[см. формулу (60)]. Для определения декремента колебаний частоту воз
мущающих колебаний изменяют на величину + 111 (по обе стороны от 10)'
при которой максимальная (резонансная) амплитуда У fеньшается вдвое.
Лоrарифмический декремент продольных и изrибных колебаний вы..
числяют С поrpешностью не более 0,5.10---4 Нп. по формуле
8 = тс(!. 12)
/o '
(63)
rде 10 частота резонансных колебаний, rц; f. и 12 частота колебаний
с амплитудой, равной половине резонансной, rц.
Представление о порядке величин лоrарифмическоrо декремента ко..
лебания древесины дает табл. 28.
.н " .. v
П непер отношение двух физических величин, натуральныи лоrарифм KOTOpO
ro равен единице.
137
Указанные в таблице значения относятся к случаю действия возни
кающих при колебаниях напряжений вдоль волокон древесины. Если на..
пряжения направлены поперек волокон, то, как показал В.В. Тулузаков на
древесине ели, Б увеличивается ПРИ lерно в 4 раза.
28. Лоrарифмический декремент колебаний древесины
Влаж Декремент
Вид б
ность коле аний
колебаний
W , % Б . 104 Н"
Сосна 7 Изrибные 207
Ель 7 Изrибные 222
Ель 8 Изrи6ные 173 307 И.И. Пищик МЛТИ
Ясень ) 2 Продольные 330 ,М. Боровиков и Н.Н. Дулевский
Б к 12 П одольные 366 ИМО
Бе еза 7 Изrибные 272 В.д. Никишов МЛТИ
Клен 8 Изrи6ные 219 377 И.И. Пищик млти
Тополь 12 Изrибные 288 И. Беничак (rнИИД, Словакия)
Величина декремента колебаний зависит от частоты. Так, по данным
МЛТИ при изrибных колебаниях образцов, подвешенных в местах распо
ложения узловых линий на двух нитях, с увеличением резонансной часто
ты от 0,2 до 1,5 к[ц декремент изменяется незначителъно; однако в диапа
зоне от 1,5 до 7 к[ц величина 3Toro показателя возрастает в 2 4 раза.
Сложная зависимость декремента от влажности при комнатной TeM
пературе была установлена Ф. Колъманом и [. Крехом [по 70]. Увлажне
ние древесины вначале приводит к уменьшению декремента; при влажно
сти 6..8 о о ero значения достиrают минимума; затем при повышении влаж
ности до предела насыщения клеточных стенок декремент возрастает, а
при дальнейшем увлажнении почти не изменяется. Увеличение температу
ры древесины вызывает снижение величины декремента колебаний.
Показатели, характеризующие распространение звука в древесине,
используются для определения ее упрyrих постоянных и прочности
(см.rл. 5). Ультразвуковые испытания древесины позволяют обнаруживать
скрытые дефектыI. Так, в свежесрубленных деревьях при положительных
температурах по изменению скорости распространения ультразвука в по
перечных сечениях ствола можно обнаруживать внутреннюю rниль и yc
танавливатъ ее протяженность по длине ствола. Более подробно МеТОДЫ и
результаты ультразвуковых испытаний древесины описаны в моноrpафии
[40] и учебном пособии [70]. Ультразвуковые методы применяют также
для неразрушающеrо контроля качества (прочности, жесткости, cтpyктyp
ной неоднородности, шероховатости) модифицированной древесины и
древесных плит.
Ультразвук повышенной интенсивности и частоты используют для
обработки древесины с целью улучшения ее пропитки [100].
Порода
Автор
В.Д. Никишов (МЛТИ)
138
Звукоизолирующая и звукопоrлощающая способность древеси..
ны. Звукоизолирующая способность древесины характеризуется ослабле
нием интенсивности прошедшеrо через нее звука Интенсивность звука
прямо связана со звуковым давление I, возникающим в rазовой или жид
кой среде. Величина ero может изменяться в очень широких пределах, по
этому для оценки уровня звуковоrо давления применяют лоrаРИф fиче..
скую шкалу, в которой за начало отсчета принято давление на пороrе
слышимости. Уровень ЗВУКОБоrо давления измеряется в относительных ло..
rарифмических единицах децибелах. Для примера укажем, что уровень
звуковоrо давления, соответствующеrо обычному разrовору, равен 60 дБ,
уличному шуму 70-.--80 дБ. При 120 дБ в слуховом аппарате человека воз..
никают болевые ощущения.
Величина звукоизоляционной способности древесины может быть
оценена по разнице уровней звуковоrо давления перед и за переrородкой
из древесины, а также по относительному уменьшению силы звука, назы
ваемому к о э Ф Ф и ц и е н т о м з в у к о про н и Ц а е м о с т и. Так, при
толщине 3 см звукоизоляция сосновой древесины составила 12 дБ, коэф"
фициент звукопроницаемости 0,065; для дубовой древесины при топщине
4,5 см соответственно 27 дБ и 0,002. По строительным нормам звукоизоля
ция стен и переrородки должна быть не ниже 40 дБ, междуэтажных пере
крытий 48 дБ. Отсюда видно, что звукоизолирующая способность Mac
сивной древесины сравнительно невысока.
Способность древесины поrлошать звук вызвана рассеянием звуко
вой энерrии в структурных полостях и необратимыми тепловыми потеря
rvfИ вследствие BHYTpeHHero трения. Для характеристики этоrо свойства ис
пользуют к о э Ф Ф и ц и е н т з в у к о п о r л о Щ е н и я, представляющий
собой отношение звуковой энерrии, теряемой в материале, к 1нерrии пло
ской падающей волны. Коэффициент звукопоrлощения сосновой переrо
родки толщиной 19 M f в диапазоне частот 10{}.-..4000 [ц находится в преде
лах 0,0814>,110.
Резонансная способность древесины. Древесина широко применя..
ется для изrотовления излучателей звука (дек) музыкальных инструментов.
Эту древесину называют резонансной. Хотя указанное название не совсем
точно отражает физическую сущность явлений, происходящих в древесине
при ее использовании в музыкальных инструментах, оно широко распро
странено в практике и ПРИ\fеняется в технической литературе [77].
В смычковых, ЩИПКОВЫХ и клавишных инструментах энерrия коле
бания струны передается деке, предназначенной для усиления звука и
формирования ero тембра. Значительная часть подводимой от струны К дe
ке энерrии расходуется на потери внутри материала деки, а также в местах
ее закрепления на корпусе ИНСТРУl\fента. Лишь 3 5 о о общей энерrии излу
чается в воздух в виде звука.
139
Качество материала, обеспечивающеrо наибольшее излучение звука,
оценивается по предложенной акад. Н.Н. 6 HдpeeBЫM а к у с т и ч е с к о й
к о н с т а н т е , м 4/( Kr.c ):
K= ,
[де Е динамический модуль упруrости, н/м2 или Kr/(M.c2); р ПЛОТ
ность древесины, Kr/M3.
Наибольшая величина акустической константы характерна для дpe
весины ели, пихты и кедра, она составляет примерно 12 M4/(кr.c). Заrотов
ки из резонансной древесины должны соrласно rOCT 6900 83 удовлетво"
рять ряду требований. Ширина rодичных слоев должна быть в зависимо...
сти от вида музыкальноrо инструмента не более 3..6 мм, а содержание
позднеЙ древесины в них не более 30 о о (для дек концертных роялей не бо
лее 20 %); резонансная древесина должна быть равнослойной, не coдep
жать сучков, пороков строения (Cl\f. ниже), особенно крени и наклона
волокон.
В последнее время находит применение способ определения акусти
ческой константы по кернам цилиндрическим образца f диаметрО!v1
4,5 "'м, высверливаемым в радиальном направлении из ствола растущеrо
дерева или кряжа. В это,! случае К , 14/(кr.c), вычисляют по формуле, BЫ
текающей из (64) и (59)
(64)
к = с . (65)
Р
Скорость распространения звука в древесине С (поперек волокон) измеря
ют ультразвуковым методом. По данным А.А. Колесниковой (MaprTY)
показатель К примерно в 3 раза меньше стандартноrо.
Большое значение для качества музыкальных инструментов иrрает
однородность материала деки. Для характеристики резонансных свойств
деки как анизотропной пластинки в МЛТИ предложен показатель, также
названный акустической константой. Этот показатель определяется при
испытаниях на изrиб защемленной по контуру крyrлой пластинки, выре..
занной из деки.
Следует отметить, что пока еще нет исчерпывающих объективных
показателей качества древесины как материала ДЛЯ дек музыкальных инст..
рументов. Акустическая константа может служить лишь приближенным
критерием ДЛЯ первичноrо отбора древесины. Необходимо оценивать TaK
же потери звуковой энерrии в древесине, определяемые величиной дeкpe
feHTa колебаний о, а также возможные потери при креплении деки ИНСТ
румента к ero корпусу. KpO le Toro, известно, что наилучшиrvlИ акустиче
скими характеристиками обладает древесина длительной (50 лет и более)
выдержки. Значения К и о у длительно выдержанной иневыдержанной
140
древесины, по данным и.и. Пищика (МЛТИ), примерно одинаковы. Одна..
ко в древесине за время выдержки в течение нескольких десятков лет (cтa
рения) изменяется содержание rемицеллюлоз; такая древесина более ус..
тойчива к температурно влажностным воздействиям, и изrотовленные из нее
инструменты обладают большей стабильностью звуковых характеристик.
17. Свойства древесины, проявляющиеся при воздеЙСТВIIИ
излучений
Различные виды излучений, представляющих собой электромаrнит
ные колебания, образуют спектр, охватывающий оrpомный диапазон длин
волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до
миллиметров), их воздействие на древесину было частично рассмотрено в
15. Ниже будут описаны свойства древесины, ПРОЯВЛЯЮll иеся при дейст"
вии излучений, занимающих остальную часть спектра и обладающих дли..
ной волны от 100 T\-ПLкрометров до 0,3 ПИКО?\lетра..
Инфракрасное (як) излучение. При наrpевании тел происходит
преобразование тепловой энерrии в лучистую энерrию электромаrнитных
колебаний. При этом нarpетые тела испускают невидимые инфракрасные
лучи с длинами волн от 1000 до 0,77 мкм. Пр ИIOi f О различать три области
ИК..спектра: д а л ь н ю ю (с длинами волн от 1000 до 50 мкм), С р С Д
н ю ю (от 50 до 2,5 \fКМ) и б л и ж н ю ю (от 2,5 до 0,77 мкм).
Способность древесины пропускать, поrлощать и отражать инфра..
красные лучи зависит от длины волны падающеrо излучения. В МЛТИ бы
ло установлено, что проницаемость древесины инфракрасными лучами с
длиной волны А = 5 6,5 мкм крайне Iала.
Позднее исследования [25] показали, что наибольшая отражательная
способность древесины наблюдается в ближней области ИК.-...спектра. Мак..
симум отражения приходится на волны длиной А == 1,0 1,1 мкм. При Ta
кой длине волны коэффициент отражения достиrает 0,8. В дальней области
коэффициент отражения значительно меньше и составляет 0,1 0,15.
Максимум проницаемости также находится в ближней области при
длине волны А == 1,0.... 1, 1 MK f. В дальней области их диапазона проницае
мость постоянна. С увеличением плотности древесины проницаемость
уменьшается. Через радиальные поверхности древесины проницаемость
больше, чем через танrенциальные. Повышение влажности древесины
приводит к увеличению проницаемости древесины для ИК излучений.
Значительная часть энерrии инфракрасных лучей поrлощается по
верхностной зоной (rлубиной ДО 3 мм) образцов древесины. При этом
наибольшее поrлощение наблюдается в дальней области ИК диапазона.
· 1 ПИКQметр (пм) = 1.10-12 М
141
При длине волн 8 15 мкм коэффициент поrлощения находится в пределах
О, 7....(),9.
В ближней области, в частности при л == 1,93 мкм, коэффициент от..
ражения воды в десятки раз меньше, чем древесины. Поэтому повышение
влажности древесины приводит к уменьшению ее отражательной способ..
ности. Это дает возможность измерять влажность поверхностных зон Mac
сивной древесины методом ИК..спектроскопии. Этот метод может быть
использован для бесконтактноrо непрерывноrо измерения влажности дре..
весных частиц в производстве древесностружечных плит. Исследования
м.д. KOPcYHcKoro показали, что различия в насыпной плотности дpeBec
ных частиц не оказывают влияния на результаты измерения влажности.
Поrлощение инфракрасных лучей вызывает наrpевание материала,
что позволяет использовать инфракрасные лучи для сушки тонких сорти
ментов (шпона, щепы, стружки), наrpевания древесины при склеивании, а
также для ее стерилизации. Кроме Toro, инфракрасное излучение исполъ
зуется для сушки лакокрасочных покрытий на древесине, при этом резко
увеличивается скорость сушки и улучшается качество покрытия.
Световое излучение. Видимое световое излучение охватывает часть
спектра с длинами волн 0,76 ,4 мкм и включает последовательно крас--
ные, оранжевые, желтые, зеленые, rолубые, синие и фиолетовые лучи.
Световые лучи обладают большей проникающей способностью, чем ИН
фракрасные, и MOryт быть использованы для обнаружения скрытых дефек
тов внутри древесины или изделий из нее. Например, перемещая лист фа
неры толщиной до 3 мм по столу над прорезью, освеIденной сильным ис
точником света (мощной лампой с рефлектором), можно обнаружить швы,
сучки и трещины во BнyrpeHHeM слое, а также дефекты склеивания. Если
использовать чувствительную приемную аппаратуру, то, по данным ЛТА,
можно зафиксировать лучи света, прошедшие через образцы древесины
осины, сосны, ели толщиной до 35 мм, а березы до 15 мм.
Как уже отмечалось ранее, при падении пучка световых лучей на по
верхностъ древесины часть энерrии отражается. Измеряя интенсивность
отраженноrо CBeToBoro потока, можно судить о древесной породе, качестве
поверхности и наличии пороков, измеНЯЮIЦИХ окраску древесины. Важное
преимущество световой дефектоскопии полная безопасность для обслу
живающеrо персонала.
В последнее время в связи с созданием лазеров источников света
(монохроматическоrо KorepeHTHoro. излучения) высокой направленности и
большой плотности успешно развивается л а з е р н а я технолоrия, которая
находит применение в деревообработке.
При воздействии лазерноrо излучения происходит переход электро..
маrнитной энерrии в тепловую, что позволяет использовать лазеры в каче
стве своеобразноrо режущеrо инструмента. По данным Т. Ореха и
.
Коreрентность соrласованное протекание 80 времени нескольких волновых процессов.
142
К. Клескеновой (rниид, Словакия), полученным при использовании rазо..
Boro (СО2) лазера, ширина "реза" зависит от выходной мощности. Так, при
обработке образцов ели толщиной 25 мм ширина "реза" при мощности
150 Вт составила 0,75 мм, а при мощности 340 Вт достиrла 0,9 ММ. Лазер
ное "резание" вызывает по существу сублимацию древесины [100] и co
ПРОБождается обуrливанием или потемнением поверхностных зон обраба
тывае lоrо материала. Этот способ обработки может быть использован для
фиryрноrо раскроя листовых древесных материалов, резьбы, rраверных
работ и Т. п.
Ультрафиолетовое lIзлучение. Эти лучи имеют ДЛИНЫ волн от
.
0,38 MKl\1 до 10 нм. Ультрафиолетовое излучение вызывает свечение
л ю М и н е с Ц е н Ц и ю некоторых веществ. Каждое .lIюминесцентное Be
щество дает излучение определенноrо спектральноrо состава. Свечение,
которое исчезает сразу же после прекращения облучения объекта, называ
ется Ф л у о р е с Ц е н ц и ей.
IIз 150 исследованных в ЛТ А древесных пород флуоресценция была
обнаружена у подавляющеrо большинства их (90 %). Чаще Bcero облучен
ная древесина светится фиолетовым цвето'\! (40 % исследованных пород),
синим или rолубым UBeт01t1 светятся 25 о о пород, темно..фиолетовый цвет
имеет свечение 15 % пород и реже Bcero наблюдается желтое и зелено
же.ТIТое свечение (1 О о о).
Дальнейшее изучение люминесценции древесины бьmо проведено
Б.К. Лакатоmем [40].
Некоторые результаты этих исследований приведены в табл. 29.
29. Характеристика цвета и интенсивности флуоресценции
древесины
Порода
Цветовой тон
длина волны , нм
479
495
536
557
532
505
484
Чистота %
Ель
Сосна
Пихта
Лиственница
Дуб, ядро
Береза
Осина
6,5
5,4
3
4,5
3,5
2,7
7
Интенсивность (козффици
еит я кости, %
15,5
17
12
12
27
24
25
Цвет и интенсивность свечения зависят не только от породы, НО и от
состояния древесины (степени заrнивания, влажности и температуры, ше
роховатости и т. д.). Все это позволяет использовать люминесценцию в Ka
честве средства для обнаружения пороков древесины, контроля качества
обработки и т. д.
· 1 нанометр (им) == 10 9 М == 10 А.
143
PeHTreHOBCKoe излучение. PeHTreHoBcKoe излучение охватывает
часть спектра электромаrнитных волн с ДЛИНОЙ примерно от 5 нм до
0,6 ПМ. Рентrеновские лучи, ПРОХОДЯ через исследуемый объект, по разному
поrлощаются отдельными ero участками. Чем выше плотность участка, тем
меньше интенсивность прошедших через Hero лучей. Располarая по ходу
лучей за исследуемым объектом светящийся экран, можно наблюдать на
нем внyrpенние дефекты объекта (пустоты, включения и т. п.).
Рентrеновскими лучами Moryт быть просвечены крупные крyrлые
сортименты (диа fетром 4()"",50 см); эти лучи позволяют также просвечи..
вать стволы растущих деревьев при помощи передвижных установок.
Используя рентrеновские лучи, можно обнаружить в древесине ряд
скрытых пороков заросшие сучки, ходы насекомых, внутренние трещи
ны, rнили, пустоты, а также металлические включения.
Повышение влажности снижает проницаемость древесины peHTre
новскими лучами. Это свойство может быть использовано для определения
величины и характера распределения влажности по сечению сортимента в
процессс сушки. Рентrеновские лучи применяются также для изучения
rтлотности древесины и TOHKoro строения клеточной стенки.
Ионизирующие излучения. Ионизирующие (ядерные) излучения
возникают при распаде радиоактивных веществ, делении атомов тяжелых
ядер, ядерных реакциях. Различают следующие виды ядерных излучений:
потоки заряженных частиц, электромаrнитное излучение и потоки незаря..
женных частиц (нейтронов). Источники первых двух видов излучений
радиоактивные вещества. Эти излучения назЫВ310ТСЯ радиоактивными. Ис..
точниками нейтронных излучений служат ядерные реакторы, различные
ускорители элементарных частиц; препараты, содержащие смеси радиоак..
тивных веществ с веществами, испускающими нейтроны.
Лучше пока исследовано воздействие на древесину радиоактивных
излучений. Альфа лучи плохо проникаlОТ в древесину; большая прони..
кающая способность у бета..лучей и еще лучшая.... у rаМ lа..лучей.
Возможность применения бета..излучений для изучения свойств дре..
весины была исследована в У ЛТИ. Источниками излучения служили изо
Топы.... стронций..90 и рутений.. 1 06. Было установлено уменьшение прони..
цаемости бета лучей с увеличением плотности древесины (однако у березы
проницаемость оказалась меньше, чем у дуба). Наблюдалось увеличение
поrлощения бета лучей с повышением влажности древесины и увеличени..
e 1 размеров (толщины) объекта. В ЦНИИМОДе, используя бета..излучение
средней жесткости (источник стронций..90 и иттрий 90), по ослаблению
интенсивносrи прошедшеrо через объект излучения определяли влажность
древесины в процессе ее сушки.
Исследования проницаемости древесины сосны, ели, дуба, бука, бе
резы rамма лучами были проведены [40] на установке с препаратом ко..
бальт..60. Было установлено, что наиболее леrко rамма лучи проникают в
144
направлении вдоль волокон (особенно у дуба). С увеличением плотности
древесины поrлощение энерrии увеличивается; зависимость между этими
факторами линейная. Наибольший коэффициент пропорциональности xa
рактерен для равноплотной древесины бука. С повышением влажности KO
личество поrлощаемой энерrии резко возрастает; оно прямо пропорцио
нально толщине облучаемоrо материала.
rамма..лучи применяют для измерения плотности древесины; они
MOryт быть использованы для определения ее влажности, а также для кон..
троля размеров деталей бесконтактным способом в непрерывном произ..
водственном потоке.
Имеются перспективы для применения rамма лучей в качестве cpeд
ства обнаружения скрытых дефектов древесины. Наиболее подходящим
для обнаружения rнилей является мяrкое rамма излучение тулия..170. Ин
ститутом электронной интроскопии (Томск) совместно с IIнститутом леса
и древесины И f. В.Н. Сукачева (Красноярск) был разработан raMMa
дефектоскоп для крyrлых лесоматериалов [31].
Нейтронное излучение, реаrирующее на присутствие в древесине во..
дорода, в последнее время успешно используется для неразрушающих ис
пытаний. Эти методы испытаний дополняя рентrенотомоrpафию позволя
ют установить распределение плотности (денситоrpаммы) и влажности в
древесине.
rЛАВА5. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ДРЕВЕСИНЫ
18. Общие сведения о механических свойствах древесины
Принято различать следующие свойства древесины, проявляющиеся
под действием механических наrpузок: про ч н о с т ь способность co
противляться разрушению; Д е фор м а т и в н о с т ъ способность сопро
тивляться изменению размеров и формы; т е х н о л о r и ч е с к и е и
э к с п л у а т а Ц и о н н ы е механические свойства.
Механические свойства древесины Ioryт проявляться при действии
с т а т и ч е с к и х (плавно возрастающих), у Д а р н ы х (действующих вне..
запно полной величиной), в и б Р а ц и о н н ы х (попеременно изменяющих
величину и направление) и д о л r о в р е f е н н ы х (действующих весьма
продолжительное время) нarpузок.
Показатели lеханичеСЮ1Х свойств древесины определяют обычно
при растяжении сжатии, изrибе и сдвиrе (реже при кручении) Поскольку
древесина анизотропный материал ее испытывают в разных направле..
145
ниях: вдоль или поперек волокон (в радиальном или танrенциальном Ha
правлении).
В древесире, как в любом друrом материале, ПОД действием внешних
наrpузок возникают силы сопротивления. Эти силы, приходящиеся на еди
вицу площади сечения тела, называются н а п р я ж е н и е м и выражаются
в Н/ IM2 или МПа.. Изменение разJ\Iеров и формы тела под действием Ha
rpузок называется Д е фор м а Ц и ей. Напряжения и деформации MOryт
возникать в теле и без участия внешних наrpузок вследствие неоднород"
ных изм:енений ero объе fа при сушке, увлажнении, наrревании и Т. д. (см.
rл. 4 11, 14). Напряжения, действующие по нормали (перпендикуляру) к
сечению тела, называются нормальными и обозначаются буквой cr (сиrма).
Напряжения, действующие в плоскости сечения, называются касательны..
ми и обозначаются буквой t (тау). Максимальное напряжение, предmест
ВУlощее разрушению тела называют п р е Д е л о м п р с ч н о с т и .
При установлении параметров технолоrических процессов механи..
ческой и rидротермической обработки древесины, расчете элементов дepe
вянныx конструкций И В дрyrих случаях неоБХОДИJ\.IО аналитическое ОПре
деление напряженноrо и дефОРl\lированноrо состояния древесины. Мноrие
конкретные задачи Moryт бblТЬ решены :методами теории. упруrости и co
противления Iатериалов, основанными на допущении, что материал, BOC
принимающий усилия, наделен свойствами идеально упруrоrо тела. Для
TaKoro материала характерна способность практически MrHoBeHHo (со ско"
ростью звука) деформироваться при приложении наrpузки и столь же бы..
стро и полностью восстанавливать размеры и форму после снятия наrpуз
ки. Зависимость между напряжениями и деформациями (относительными
удлинениями укорочеНИЯ fИ или сдвиrом) идеально ynpyroro тела ли...
нейная и выражается законом rYKa. Более общие и строrие решения полу..
чают на основе теории упруrости; частные и в значительной мере прибли..
женные, но, как правило, достаточные для большинства инженерных pac
четов методами сопротивления материалов.
Физическая зависимость, на которой основана теория упрyrости, на..
зывается о б о б щ е н н ы м з а к о н о м r у к а. Она представляет собой
систе (у уравнений, в которые входят составляющие деформаций и напря
жений, действующих на трех взаимно перпендикулярных площадках (KOM
поненты тензоров деформаций и напряжений). Связь \1ежду напряжениями
и деформациями осуществляется через упруrие постоянные.
у древесины близкая к линейной зависимость \fежду напряжениями
и деформациями наблюдается при кратковременных наrpузках до величи
ны напряжений, соответствующей пр е Д е л у про пор Ц и о н ал ь н о
с т и . При этом можно с приближением считать, что древесина подчиняет
ся закону ryкa. Структурные особенности древесины определяют явно BЫ
· 1 МПа == 106 Па == 106 юм2 == I н/м\{2
146
раженные различия упрyrих свойств по разным направлениям, Т. е. упру
ryю анизотропию. Следовательно, примепительно к древесине должна ис
пользоваться теория упрyrости анизотропноrо тела.
Ряд работ, проведенных Н.Н. Андреевым, А.П. Павловым, А.Н. Ми
тинским, В.О: Самуйлло, н.л. Леонтьевым, Е.К. Ашкенази, ю.с. Соболе
вым и др., позволили установить характер упруrой анизотропии древесины
и получить значения упрyrих постоянных для разных объемов древесины.
Малым объемам древесины, в которых пренебреrают кривизной ro
дичных слоев, можно с достаточным основанием приписать схему 0pToro
нальной анизотропии, т. е. считать древесину о р т о т р о п н ы м телом,
которое имеет три взаимно перпендикулярные плоскости структурной
симметрии, являющиеся одновременно плоскостями симметрии механиче
ских свойств. Любые два направления, симметричные относительно каж
дой такой плоскости, эквивалентны в отношении упрyrих свойств и проч..
ности. Направления, нормальные к плоскостям симметрии, называются
осями симметрии или rлавными осями анизотропии.
При ортоrональной схеме анизотропии древесины плоскостями сим-
метрии являются две продольные плоскости радиальная ar и танrенци
алъная at и одна плоскость перпендикулярная направлению волокон rt
(рис. 44). НОр fали этих плоскостей совпадают с направлениями осей
структурной симметрии древесины: а ВДОЛЬ волокон, r радиальное Ha
правление поперек волокон, t танrенциальное направление поперек BO
локон (по касательной к rодичным слоям).
Рис. 44. rлавные оси анизотропии древесины
как opToтponнoro тела
r
Упруrие деформации ортотропно
[о тела для общеrо случая действия
нормальных cr и касательных t напря..
жений по всем трем площадкам сим..
метрии определяются соrласно обоб
щенному закону rYKa следующим обра..
зом:
t
cr а JlarO',. JlatO'/. "[ш .
Еа=Е Е Е 'Yta G'
а ,. , 'а
O'r JlrtO't Jl о' t
Е = "а а. "( = .
r Е Е! Е ' а,. G '
r а а,.
cr Jl17O',. J.l/a о' а . t ,./
Е = Е ' "(,., c'
t Е Е,.
t а rt
(66)
147
[де € относительное удлинение или укорочение; 'у относительный
сдвиr.
В уравнениях (66) упруrие постоянные выражены через применяе..
мые в технике показатели: модули упруrости Е, tОДУЛИ сдвиrа G и коэф
фициенты поперечной деформации J.l. При этом первый индекс у Jl указы
вает направление поперечной деформации Е', второй направление вы..
звавшеrо ее напряжения 0'. Двойные индексы у G cooTBeTcTBYIOT направ
лениям осей симметрии, между которыми происходит изменение прямоrо
уrла.При определении упруrих деформаций ортотропноrо тела необходи
мо знать 12 показателей, из которых 9 независимые.
Для сравнения следует напомнить, что для определения упруrих дe
формаций изотропноrо тела необходимы лишь три характеристики, из KO
торых две независимые.
Для крупных образцов (сортиментов) древесины, у которых нельзя
пренебречь кривизной rодичных слоев, а также при отсутствии прав иль..
ной ориентации сечений -элементов конструкции по отношению к rодич
ным слоям (доски, бруски) есть основание применять схему т р а н с в е р
с а л ь н о й и з о т р О П и и. В этом случае предполаrается, что для всех
направлений, лежащих в плоскости перпендикулярной волокнам, механи
ческие свойства одинаковы. Следовательно, учитываются только различия
между свойствами вдоль и поперек волокон. У трансверсально изотропно
ro (транстропноrо) тела пять независимых характеристик упрyrости.
Между анизотропией упрyrих и прочностных свойств существует
тесная связь. Однако различия в показателях прочности по разным cтpyк
турным направлениям выражены слабее, чем в показателях упрyrих
свойств.
Анизотропия Iеханических свойств может бъпь наrлядно представ
лена в виде rеометрической фиryры (поверхности анизотропии), изобра..
жающеи изменение показателя какоrо лиоо своиства в зависимости от Ha
правления усилия. Например, на рис. 45 изображена поверхность анизо
тропии модуля упруrости древесины ели. Подобный же вид имеют по..
верхности анизотропии предела прочности. Поверхность, изображенная на
рис. 45, имеет явно выраженные три взаимно перпендикулярные плоскости
симметрии ar, at, rt, что соответствует расчеrной схеме ортотропноrо те..
ла для малых объемов древесины. Наибольшая жесткость (и прочность)
древесины соответствует направлению усилия вдоль волокон (по оси а),
наименьшая в поперечном направлении, составляющем уrол около 45 о с
танrенциальным t и радиальным r направлениями.
148
.а
Рис. 45. Поверхность анизотропии одуля упруrости дpeBe
сины ели [по 5]
При расчете прочности элементов деревян"
ных конструкций учитывают величину действую..
щих усилий (напряжений), а также их ориентацию
по отношению к волокнам и rОДИЧНЫ\1 слоям. Наи
более опасны растяrивающие напряжения, дейст
вующие поперек волокон, т. е. перпендикулярно
площадка?\1 ar и аl (СМ. рис. 44), и приводящие к по
явлению в древесине трещин, параплельных волок..
Ha l. Хрупко разрушается древесина и при скалыва..
нии из за касательных напряжений, действующих,
по указанным площадка {.
В некоторых элементах деревянных KOHCT
рукций возникают сложные напряженные состоя..
ния, при которых нормальные (rлавныI)) напряже
ния действуют одновременно по двум или трем
взаимно перпендикулярным площадкам. В этом
случае расчет прочности ведется по так называемым к р и т е р и я I
про ч н о с т и древесины как анизотропноrо 1атериала, подробно рас..
смотренным в работе [5]. Например, для случая плоскоrо (двухосноrо) Ha
пряженноrо состояния, при котором по ДBY 1 взаимно перпендикулярным
площадкам, параллельныrvl оси t, действуют rлавные растяrиваЮJцие на..
пряжения, условие прочности Иl\lеет вид:
2 2 d 2
0'0 + сО', + еО'оа, + 'tra [О' ].
1"' 2 2 о'
0': + 0', + +'tra + 0'00',
O'w aw crJV
c a.b o.d а.
, 4S' ,
(Jw O'w 'tw
, ar ,0
(67)
O'w
е = 4Ь с d 1. [О' ] = ...........!!..
, а '
rде О'а' ar, 'tra нормальные о' и касательные't напряжения, действующие
по площадкам, перпендикулярным к ОСЯl\f а и r; a y , aw , (J4S пределы
а r J"ar
прочности древесины данной влажности W при растяжении по оси а, по
оси r и по направлению, составляюще?\-fУ уrол 450 с осями а и r; 'tJV пре..
,а
дел прочности при скалывании вдоль волокон по танrенциальной плоско
сти, так как касательные напряжения действуют по площадке перпендику"
лярной оси r в направлении оси а; [СТа] расчетное сопротивление при
149
растяжении ВДОЛЬ волокон; К коэффициент запаса, принятый условно
одинаковым при всех видах наrpужения.
Таким образом, ДЛЯ расчета условий сохранения прочности детали
при плоском напряжеННОl\1 состоянии необходимо знать механические xa
рактеристики древесины не только вдоль и поперек волокон, но и в диarо..
нальном направлении.
Различают следуюшие режимы нarpужения: статический, динамиче
ский, вибрационный и длительный. Последние два режима связаны с про
должительным приложенисм наrpузок. В этих условиях заметно проявля
ется зависимость деформативности древесины от времени.
Древесина, или, точнее, \fатериал клеточных стенок, в основном
представляет собой комплекс природных полимеров, имеющих длинные
rибкие цепные молекулыI. Такая особенность строения полимеров опреде
пяет особый характер их поведения под наrpузкой. При приложении уси
лий к полимеру MoryT возникнуть следующие три вида дефОР lаций: у п
р у r и е вследствие обратимоrо изменения средних междучастичных
расстояний; в ы с о к о э л а с т и ч е с к и е, связанные с обратимой пере..
rpуппировкой частиц (звеньев цепных молекул); при этом объем тела не
изменяется; в я з к о т е к у ч и е , обусловленные необратимым смещением
l\10лекулярныx цепей; объем тела при этом также не изменяется.
Полимеры MorYT находиться в трех физических состояниях стекло..
образном, высокоэластическом и вязко текучем. Каждое из них характери
зуется преобладающим типом деформаций. Для первоrо состояния xapaK
терны обратимые упруrие деформаuии, для BToporo также обратимые
высокоэластические, ДЛЯ тpeTbero необратимые вязко"текучие.
Переход полимеров из одноrо состояния в друrое обычно происхо
дит при изменении температуры, критические значения которой называ
ются температурой с т е к л о в а н и я tc и температурой
т е к у ч е с т и ty .Способность К увеличению деформации достиrается не
только повышением температуры, но и в ведениеl\f пластификатора.
Теоретические исследования деформационных процессов полимеров
про водятся на основе реолоrии.
р е о л о r и я наука, устанавливающая наиболее общие законы раз
вития во времени деформаций и течения любых веществ. Различают Ф е ..
н о м е н о л о r и ч е с к у ю и м о л е к у л я р н у ю реолоrию. Первая из
них характеризует внешние проявления механических свойств fатериала
ПОД действие 1 наrpузки во времени, вторая изучает молекулярный Mexa
низм деформаций. Для феноменолоrической и отчасти молекулярной peo
лоrии характерно изучение поведения реальноrо материапа на идеализиро
ванных, чаще Bcero механических моделях. На рис 46,а показана реолоrи
ческая модель, состоящая И3 последовательно соединенных моделей упру..
roro тела [ука и эластическоrо тела Кельвина. rYKOBO тело символически
изображено пружиной с модулем упруrости Е2, К львиново тело в виде
150
параллельно соединенных пружины (модуль упруrости Е1) и демпфера с
жидкостью, имеющей коэффициент вязкости 11. Зависимость, связываю
щая напряжения cr и деформации Е такой модели, имеет вид
а+nа=пНЁ+ЕЕ, (68)
Н Е... Е .... EIE2 длительныи модуль
rде = 2 мrновенныи модуль упруrости;
Е. + Е2
11
упруrости; п = время релаксации.
Е. + Е2
В d= coпst
На рис. 46,6 показаны за
кономерности деформирования
модели. При приложении наrpуз..
ки MrHoBeHHo появляется дефор
мация а/ н . Далее при постоян..
ном напряжении о' = coпst возрастают по криволинейному закону эласти..
чески е деформации, и при длительной выдержке деформация стремится к
величине а/ Е. После разrpузки немедленно возвращается упруrая дефор..
мация, а затем с течением времени полностью исчезает эластическая дe
формация. Таким образом, указанная модель отражает поведение тела, де..
формации KOToporo вполне обратимы.
Из формулы (68) видно, что поведение моделей и, следовательно, pe
альных тел можно описать при помощи соотношений, содержащих в об
щем случае напряжения, деформации и их производные по времени. Такие
соотношения называются р е о л о r и ч е с к и м и у р а в н е н и я м и; па
раметры, характеризующие модель (материал), называются р е о л о r и ..
ч е с к и м и к о э Ф Ф и ц и е н т а м и , а напряжения и деформации р е о
лоrическими переменными.
Реолоrические коэффициенты можно получить при двух основных
видах испытаний на п о л з у ч е с т ь и р е л а к с а ц ию. В первом слу
чае ведется наблюдение за величиной деформации образца возникающей
под действием MfHoBeHHo приложенноrо и постоянноrо на протяжении ис..
пыанияя напряжения. Во втором случае образец мтновенно наrpужают и
возникшая начальная деформация, которая на протяжении опыта поддер
живается постоянной. При этом величина начальных напряжений YMeHЬ
шается. Кроме Toro, реолоrические испытания часто проводят при посто..
янной скорости возрастания напряжений или при постоянной скорости дe
формации.
Е=Н
2
d=O
I
1
I
Рис. 46. Реолоrическая модель (а) и за
КQномерности ее деформирования (б)
Е1
а
Время
5
'L
151
к числу з к с п л у а т а Ц и о н н ы х и т е х н о л о r и ч е с к и х
свойств, ПРОЯВЛЯЮЩИХСЯ при воздействии усилий можно отнести TBep
дость, ударную вязкость, износостойкость, способность удерживать креп
ления и др. Сюда же относится и обрабатываемость древесины режущими
инструментами. Вопросы, характеризующие зто свойство: качество обра
зованной реЗIlОМ поверхности, влияние материала на затупление резца,
удельная работа резания и др. рассматриваются в руководствах по реза
нию древесины.
19. Механические испытания древесины; принципы, общие
требования и "роцедура
Области применения методов испытаний 11 их стандартизация.
Определение показателей механических и физических свойств древесины,
характеризующих ее как материал, проводят для конкретных насаждений.
Эти испытания позволяют учесть для каждой исследуе IОЙ породы влияние
совокупности лесоводственных факторов на показатели физико механиче
ских свойств чистой, т. е. без видимых пороков, древесины. ФИЗИКО"\fеха
нические испытания проводЯТ и для установления влия ия на свойства
древесины технолоrических процессов ее обработки (сушки, пропитки,
пропарки и др.), длительноrо пребывания в воде (топляковая древесина)
или в земле, а также пороков. Иноrда возникает необходимость определе
ния показателей механических свойств чистой древесины круrлых лесома..
териалов, ПИЛО Iатериалов и зarотовок. Указанные выше области исполь
зования механических испытании относятся к исследованиям древесино..
ведческоrо характера. Для оценки потребительских свойств лесоматсриа..
лов с присущими им пороками древесины проводят испытания, которые
рассматриваются в товароведческой части курса.
Результаrы испытаний можно сопоставить лишь в том случае, если
они выполнены по одной и той же методике. Это вызывает необходимость
стандартизации методов испытаний древесины, т. е. разработку единых
требований к форме и размерам образцов, применяемому оборудованию,
правила f проведения самих испытаний, способа 1 вычисления показателей
свойств и 1. д.
Первый стандарт на методы физико механических испытаний древе..
сины ОСТ ВКС.. 7653, разработанный Л.М. Перелыrиным, был утвержден в
1935 r. Одновременно был разработан ОСТ НКЛес 196 на метод выбора
модельных деревьев для исследования свойств древесины насаждений
(А.И. Кондратьев и Н.Н. Абрамов). В дальнейше f эти стандарты были пе..
ресмотрены и заменены в 1938 r. ОСТ НКЛес 250 (Л.М. Перелыrин), в
1952 r. rOCT 6336..52 (Е.И. Савков, н.л. Леонтьев), а в 1965 r. 18 OT
дельными стандарта fИ [ОСТ 11483..65 rOCT 11500..65 (Н.Л. Леонтьев).
Количество стандартов резко возросло в 1970----1974 rr., коrда были
утверждены rOCT 16483.0.. 70 rOCT 16483.31..74. В настоящее время
152
действует около четырех десятков принятых ранее стандартов (реrистра
ционные номера 16483.0...39 и др.) на методы определения показателей
физико"механических свойств древесины.
При испытаниях используют малые чистые (без пороков) образцы
древесины. Они должны быть достаточно малоrо поперечноrо сечения во
избежание влияния кривизны rодичных слоев. При этом они должны
включать в себя достаточно большое количество характерных для данной
породы анатомических элементов, Т. е. содержать по крайней мере 5 ro
дичных слоев. В наших стандартах предусмотрены образцы с базисным
поперечным сечением 20х20 мм (хотя У некоторых образцов размеры по..
перечноrо селения несколько отличаются от указанных).
rодичные слои на торцовых поверхностях образцов должны быть
параллельны одной паре противоположных rраней и перпендикулярны
друrой. Направление волокон древесины должно совпадать с продоль
ной осью образца. Такие образцы позволяют получить показатели
свойств древесины как ортотропноrо материала.
Отбор и подrотовка образцов. для исследования свойств древеси
ны насажд. НИй подопытный материал заrотавливают соrласно rOCT
16483.6 80, предусматривающему правила закладки пробных площадей в
насаждениях, выбора модельных деревьев на этих площадях и разделки
модельных деревьев на кряжи. Далее кряжи распиливают на доски, из KO
торых изrотовляют бруски (заrОТОВI\И). Бруски используют для получения
образцов.
атериал для образцов с целью определения показателей свойств
чистой древесины круrлых лесоматериалов, пиломатериалов и заrотовок
отбирают в соответствии с техническими условиями или дрyrой ДOKYMeH
тацией, утвержденной в установленном порядке.
Отбор материала в виде бревен, кряжей, а также досок и заrотовок ра..
диальной распиловки для сравнительных испытаний с целью определения
влияния технолоrической обработки на свойства древесины проводится co
rласно rOCT 16483.21 72. Этот стандарт предусматривает правила отбора
примерно одинаковых по исходным свойствам образцов путем выпиливания
смежных образцов из одной возрастной зоны ствола (по rодичным слоям или
вдоль волокон), определения для древесины хвойных пород показателей faк
pocтpyкrypы (ширины rодичных слоев и содержания поздней древесины) или
на основании неразрушающих испытаний (см. ниже).
Показатели fеханических свойств древесины сильно зависят от ее
влажности. При увлажнении древесины до предела насыщения клеточных
стенок, показатели всех механических свойств резко У fеньшаются. Даль
нейшее повышение влажности древесины (свыше 30 %) практически не
отражается на показателях механических свойств.
153
Следовательно, сравнивать показатели свойств древесины, имеющей
разную влажность (в области ниже 30 %), нельзя. Для этой цели необхо
димо иметь показатели, относящиеся к древесине определенной, нормали
зованной влажности. Как уже отмечалось, нормализованная влажность co
ставляет 12 00. Такая величина равновесной влажности древесины достиrа
ется в среднем при выдерживании ее при 20:t2° С и относительной влаж
ности воздуха 65х5 00.
Рекомендуется доски, бруски (заrотовки) перед разделкой на образ
цы выдерживать при 20::f:5° С и относительной влажности воздуха <р ==
65::f:15 % или даже подверrатъ каl\lерной сушке (по мяrким режимам при
те lпературе не выше 600 С), доводя влажность древесины до 9 15 %. Из
rотовленные образцы кондиционируют по влажности, выдерживая при
указанных выше нормализованных параметрах воздуха до равновесной
влажности. После зтоrо образцы помещают в rерметичные сосуды (экси
катары, стеклянные банки с притертыми крышками и т. д.), rде они xpa
нятся до foMeHTa испытаний.
Немедленно после окончания испытаний определяют фактическую
влажность образцов и подсчитанные показатели механических свойств
приводят К вла)кносrи 12 %. Для пересчета показателей м:еханических
свойств (кроме показателей деформативности) к нормализованной влаж-
ности используют ФОР IУЛУ
BJ2=BJv[1+a(W 12)J, (69)
rде В12 показатель данноrо свойства при влажности 12 00; ВП' показа
тель свойства при влажности W; W влажность древесины в момент испы..
таний; а поправочный коэффициент на влажность, показывающий на..
сколько изменяется показатель данноrо свойства при изменении влажно
сти на 1 о о.
Для пересчета значений Iодулей упруrости и коэффициентов попе..
речной деформации используют формулу
С = Cw (70)
12 1 a(W 12)'
rде Cl2 показатель свойства при вла>кности 12 о о; CW показатель свой
ства при влажности W; W влажность древесины в момент испытаний; а
поправочный коэффициент на влажность.
Для придания образца f нормализованной влажности требуется 1 ,5
2 fec. Не всеrда И lеется возможность обеспечить такую длительную BЫ
держку материала перед испытаниями. Поэтому во всех rOCTax на Mexa
нические испытания древесины в дополнение к основном)' методу испыта..
ний предусмотрены ускоренные методы [42]. Они допускают испытания
образцов с влажностью равной или выше предела насыщения клеточных
154
стенок. При ЭТОМ ДJ'IЯ свежесрубленной древесины отпадает необходимость
в выдержке образцов; не требуется и определения фактической влажности,
так как за пределом насыщения клеточных стенок показатели механиче
ских свойств древесины, как уже отмечалосъ, не зависят от влажности.
Кроме Toro, для пяти наиболее распространенных видов механиче..
ских испытаний с целью определения пределов прочности при сжатии и
скалывании вдоль волокон, предела прочности и модуля упруrости при
статичеСКОl\l изrибе, а также ударной вязкости при изrибе соrласно rOCT
16483.3 84 16483.5 73, 16483.9 73 и 16483.10---73 допускается использо
ванне некондиционированных образцов при любой влажности.
Приведение полученных показателей прочности идеформативно..
сти Bw к нормализованной влажности BI2 можно осуществлять по сле
ДУЮЩИМ формулам:
BI2 = Bw К (71)
или
Bw (72)
BI2 = ·
KI2
Значения коэффициентов К или K в зависимости от плотности
древесины и средние значения этих коэффициентов для отдельных rрупп
пород приведены в rOCTax, а также в [9].
Оборудование I1 процедура испытаний. Для механических испы
таний используют универсальные машины с электромеханическим, rид
равлическим или ручным приводом; устройствами для закрепления образ
ца и передачи на Hero наrpузки, измерения усилий, записи кривых «на..
rpузка деформация».
Для измерения размеров образцов и их деформаций во время испы
таний используют приборы: \1икрометры, индикаторы, рычажные тензо
метры, тензорезисторы и др. с поrpешностью измерения от O,I O,OOl ММ.
ДЛЯ некоторых видов испытаний применяют специальные испьпательные
машины (наПРИl\-lер, маятниковые копры).
При боры для измерения деформации, а также специальное оборудо
ванне для механических испытаний рассматриваются в ряде PYKO
БОДСТВ [70,42].
Испытания следует проводить в помещении лаборатории, в котором
с помощью кондиционеров поддерживается температура воздуха 200 С и
относительная влажность воздуха 65::f:5 %, что обеспечивает сохранение во
вре1\.fЯ испытаний по основному методу нормализованной влажности об
разцов. При применении ускоренных методов образцы до и в процессе ис
пыанияя должны находиться в условиях, исключающих ИЗ\lенение их Ha
чальной влажности.
155
После определения по соответствующим формулам показателей ис
следуемоrо свойства и приведения показателей к нормализованной влаж
ности выполняют статистическую обработку опытных данных.
20. Статистический анализ результатов испытаний
древесины
Показатель характеризующий любое физико механическое свой..
ство древесины, отличается большой изменчивостью. Результаты ero из
мерений при повторении испытаний оказываются разЛИЧНЫ fИ. Поэтому
исчерпывающее представление о данном показателе можно было бы полу
чить по результатам испытаний бесконечно большоrо числа образцов. Все
множество полученных таким образом значений данноrо показателя назы
вается r е н е р а л ь н о й с о в о к у п н о с т ь ю . Эту статистическую COBO
купность характеризует ряд параметров. fенеральное среднее Х, Т. е.
среднее арифметическое по всему множеству значений, основной пара
метр совокупности. fенералъная дисперсия а2 и rенеральное среднее
квадратическое отклонение cr характеризуют меру рассеяния единичных
результатов наблюдений, Т. е. абсолютную величину их разброса Boкpyr
среднеrо значения. rенеральный вариационный коэффициент V выражает
в относительных величинах изменчивость единичных результатов по cpaB
нению со средним значением. Экспериментальным путем точно опреде..
лить указанные параметры нельзя; можно лишь приближенно оценить их,
используя результаты наблюдений, составляющих лишь часть rенера..Т]ьной
совокупности в ы б о р к у . Чем больше объем выборки, Т. е. чем больше
число объектов n, тем точнее оценки, поскольку
Х = limx; а2 = limS2 , (73)
п oo п oo
rде х выборочное среднее; S2 выборочная дисперсия.
Для выборочной совокупности, состоящей из результатов испыта
пий однородных, Т. е. не подлежащих дальнейшему делению, элемен
тарных объектов определяют статистические параметры по следующим
формулам:
выборочное среднее
1 п
Х = LX/ ,
п ;=1
(74)
rде Х/ результат единичноrо испытания;
156
выборочная дисперсия
S2 = l)x; xY = I.x; (tx; J
п 1 1=1 п 1 ;=1 п
(75)
среднее квадратическое отклонение
s=И;
(76)
выборочный вариаиионный коэффициент, о о,
S
v == 100;
х
дисперсия выборочноrо среднеrо
S = 82 .
х ,
п
среднее квадратическое отклонение выборочноrо среднеrо
Si= S;= ;
(77)
(78)
(79)
относительная поrpешность определения rенеральноrо среднеrо с
доверительной вероятностью а.
s v
da = (а .:. = ta r.
х "п
(80)
Тоrда доверительный интервал rенеральноrо среднеrо определяется
соотношением
8 <X< S
х (а f Х + ta х.
(81)
Входящий в уравнения (80) и (81) квантиль распределения Стьюден
та ta используют при оrpаниченном объеме выборки. В данном случае он
характеризует отклонение значения случайной величины .х от ее среднеrо
значения Х, отнесенное к среднему квадратическому отклонению 8х.
Значение коэффициента (а существенно зависит от объема выборки п
(при п 31) и требуе tОЙ доверительной вероятности 0.; ero f.l0ЖНО найти в
таблице приложения к [ОСТ 16483.0 89 или в друrих изданиях.
Пример. При испытании 25 образцов древесины сосны на сжатие ВДОЛЬ волокон
ДЛЯ этой выборки были определены следующие статистичесюtе характеристики преде
ла прочности: х = 48 МПа, S = 5,76 МПа и Si = 1,15 МПа. При доверительной вероят
ности 0,95 И п = 25 квантиль распределения Стьюдента 'а = 2,064. Следовательно,
относительная поrpеIUНОСТЬ определения rснеральноrо среднеrо в этом случае соrласно
157
(80) составляет 4,95 %, а ero доверительный интервал в соответствии с (81) равен
48:t2,37 МПа. Это означает, что rенеральное среднее предела прочности при ero опре..
делении по любым дрyrим подобным выборкам в 95 случаях из 100 окажется в диапа
зоне 45,63 50,37 МПа.
Количество объектов испытаний (образцов)
t2v2
n а
.... """2'""" ·
da
(82)
в древесиноведении принято оценивать rенеральное среднее при дo
верительной вероятности 0,95 с относительной поrpешностью da = 5 %,
если коэффициент вариации v 20 о о , И С поrpешностью da = 1 О %, если
v > 20 о о. Для предварительноrо определения минимальноrо количества
образцов принимают ориентировочные значения коэффициента вариации,
равные, наПрИ fер, для пределов прочности при сжатии вдоль волокон
13 00, при статическом изrибе 15 %, а для ударной вязкости 32 0/0. Более
полные данные о коэффициентах вариации приведены в таблицах ССД
«Древесина. ПоказатеЛII физико"механических свойств малых образцов без
пороков». Квантиль Стыодента находят, задавшись предполаrаемым зна
чением n. Если рассчитанное по формуле (82) значение п окажется больше
или меньше предполаrаемоrо, расчет повторяют до тех пор, пока различие
между ними будет не более 1. Каждый раз при этом (а принимают COOT
ветствующим n, полученному в предыдущем расчете.
В TO f случае, коrда количество образов в выборке превышаст 31,
вместо квантиля распределения Стьюдента в формулу (82) подставляют
квантиль нормальноrо распределения.
Если по результатам испытаний данной серии из п образцов будет
получен такой коэффициент вариации v, что относительная поrpеш
ность da окажется больше допустимой, по формуле (82) устанавливают
необходимый новый объем выборки, исходя из фактическоrо значения v .
Для этоrо испытываI()Т дополнительное количество образцов или проводят
повторные испытания.
Описанный ПОРЯДОК статистической обработки результатов испыта
пий выполняется при так называемом одпостадийном отборе однородных
объектов для формирования выборки. Часто rенеральная совокупность
значений данноrо показателя свойств древесины должна характеризовать
сложные неоднородные структуры (насаждение, дерево, партия пиломате..
риалов и т. д.). В этих случаях следует применять мноrостадийпый способ
формирования выборки, ПрОВDДЯ на каждой (или хотя бы на первой) ста..
дии случайный отбор естественно образованных сложных, затем простых
rpупп и, наконец, отдельных однородных элементов структуры.. например,
в такой последовательности: модельное дерево.... КРЯЯ\ образец ДЛЯ испы
таllИЙ или доска брусок (заrотовка) образец.
158
Мноrостадийный отбор позволяет обеспечить заданную точность
статистическоrо обследования при сокращенном количестве использован
НЬLХ деревьев, кряжей, досок. Это достиrается за счет учета дисперсии в
пределах объектов каждой стадии отбора. При установлении объема вы..
борки на кажДОЙ стадии отбора учитываются расходы, обусловленные
стоимостью объекта, затратами на ero изrотовление и испытания.
При двухстадийном отборе (например, сначала дoco из партии, а за..
тем образцов из ДОСКИ) количество отдельных элементов (образцов), отби..
раемых па второй стадии,
r = 822 C21 = V 22 C21 ; (83)
S21 С22 V 21 С22
число отбираемых на первой стадии rpупп элементов (досок)
t; (V I + V 2/r)
п2 = d2 ·
а
(84)
в формулах (83) и (84) S и v (дисперсия и коэффициент вариации)
при двухстадийном отборе характеризуют рассеяние между rруппами
элементов на первой стадии отбора (второй индекс единица) или pac
сеяние 1\1ежду образца и на второй стадии (второй индекс двойка). Ли..
терами С21 и С22 обозначены расходы соответственно на rpуппу и OT
дельный элемент. Первый индекс при 8, v и С, а также при п указывает,
что отбор двухстадийный.
При мноrостадийном отборе изменяется статистический анализ pe
зультатов испытаний. В случае двухстадийноrо отбора вычисляют выбо
рочное среднее
1 r
x= L LXy'
п2r 1=1 j=1
(85)
rде j номер rpуппы (доски);j номер элемента (образца).
Дисперсия выборочноrо среднеrо
S2 1 ( )2
i = ( ) Х; Х ,
п2 п2 1 ;=1
(86)
l о"
rде Х; = L...J Ху среднее I"И rpynпы.
r }=I
Используя указанные параметры, по формуле (81) находят довери
тельный интервал rенеральноrо среднеrо.
Пример. для определения плотности древесины партии досок отобрали случай
ным образом четыре доски (п2 = 4) и из каждой изrотови..1И по три образuа (r = з).
159
Результаты испытаний, кт/м3: x1j ==580, 580, 508; Х2) =455, 447, 433; ХЗj = 471, 492,
4 3
460; x4j =427, 400, 389. Сумма всех значений плотности L LXij = 5642. Тоrда
;=1 j=1
выборочное среднее соrласно (85) равно х = 5642/(4.3)= 470,2 Kr/M3. Сумма квaд
ратов отклонений средних значений Х; ПЛОПlости досок от выборочноrо среднеrо х
4
равна L(X; х)2 = 12230,55. Отсюда соrласно (86) дисперсия выборочноrо среднеrо
;=1
равна s; = 122ЗО,55/[(4 1)4]= 1019,2, а среднее квадратическое отклонение sx==
3 1,9 кт/м3. Если же обработать приведенные выше результатыI испытаний, используя
формулы (74), (75), (79), то искомая характеристика оказывается значительно больше
sx== 61,5 кт/м3.
21. Прочность древесины при сжатии
Сжатие вдоль ВОЛОКОН. Показатели этоrо OCHOBHoro свойства дpe
весины определяются при испытании образцов в виде прямоyrолъной
призмы (рис. 47,а). Основание призмы соответствует базисному сечению
(20х20 мм), а высота 30 ММ. Фактические поперечные размеры а и Ь оп
ределяют с поrpешностью 0,1 мм на уровне половины высоты образца.
Испытания ПрОБОДЯТ С помощью приспособления (рис. 47,б).
Рис. 47. Испытание древесины на
сжатие вдоль волокон:
а образец; 6 приспособление: J,
6 съемная шаровая опора; 2 обра-
зец; 3 nyансон; 4 шаровая опора;
5 корпус
р
Образец HarpYMaIOT
равномерно С постоянной
cKopocTыo роста наrpузки
или перемещения активноrо
захвата машины. Скорость
должна быть такой, чтобы
образец разрушился через
0,5 1,5 мин с момента начала наrpужения. Разрушение образца устанав..
ливают по началу возврата стрелки силоизмерителя, контрольная стрелка
указывает по шкале максимальную наrpузку Ртах' Н. Предел прочности
а" , МПа, вычисляют по формуле
а
160
р
I'Т
Vw .
а.Ь
Вычисление производят с окруrлением до 0,5 МПа.
Влажность древесины в момент испытаний определяют высушива
ннем разрушенных образцов. Минимальное количество проб на влажность
вычисляют по формуле (82). Затем по формуле (69) пересчитывают полу
ченные для каждоrо испытанноrо образца значения пределов прочности к
влажности 12 о о. Поправочный коэффициент а для всех пород принимаlОТ
равным 0,04. Данные, полученные для всех испытанных образцов, подвер
rают статистической обработке, используя формулы (74) (81).
Пределы прочности древесины при С)J{атии вдоль волокон для ос..
.
новных пород приведены в табл. 30 .
Как видим, предел прочности древесины при сжатии вдоль воло..
кон сильно зависит от влажности. Прочность комнатно сухой древесины
n 2 2,5 раза выше чем свежесрубленной.
В среднем для всех изученных пород при влажности 12 00 предел
прочности на сжатие вдоль волокон примерно равен 50 МПа. Предел про
порционалъности при сжатии вдоль волокон для некоторых наших пород
(лиственница, сосна, пихта, дуб, ясень) составляет в среднем 0,7 предела
прочности.
30. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон
(87)
Предел прочности, Предел прочности,
Порода МПа, при влажно Порода МПа, при влажности,
сти,Оо 00
12 30 11 более 12 30 и более
Лис rвенница 62 25 Дуб 57 31
Сосна 46 21 Бук 53 27
Ель 45 19 Орех rpеЦЮfЙ 55 23
Кедр 40 16 Береза 54 26
Пихта сибирская 40 17 Вяз 47 25
Акация белая 73 41 Липа 46 24
rраб 61 36 Ольха 45 23
Клен 59 28 Осина 43 19
Ясень 56 32 Тополь 40 17
rруша 58 26
.
Характеристики механических свойств в этой rлаве даются в соответствии с
РТМ [27] и таблицами ссд «Древесина. Показатели физико механических свойств Ma
лых оБРaJЦОВ без пороков». В данной и нижеследуюших таблицах (если нет особых
указаний) приведены окруrленные средние показатели РТМ, пересчитанные на влаж..
ность 1200, а также на влажность 30 % и более, В РТМ и таблицах сед имеются более
подробные данные для большинства НaJПИХ пород из разных районов ПрОИJрастания
161
Можно выделить типичные виды разрушения при сжатии ВДОЛЬ во..
локон (рис. 48). У пород с леrко деформируемой древесиной, а также у
всех пород при высокой влажности древесины наблюдается смятие торцев
образца (рис. 48, а). У пород с древесиной повышенной жесткости при раз
рушении появляется косая складка, обычно расположенная под уrлом 60
70 о на танrенциальной поверхности образца (рис. 48, б). Довольно часто
можно обнаружить у разрушенноrо образца две встречные косые складки,
обраЗУlощие клиновидный участок, ПОД которым видна трещина от про
дольноrо раскола (рис. 48, в). I-Iноrда наблюдается расслоение образца и
друrие виды разрушения. Все это свидетельствует о существенном влия
нии на показатели прочности при сжатии вдоль волокон особенностей
строения и анизотропии механи
ческих свойств древесины.
Рис. 48. Типичные виды разрушения
образца при сжатии ВДОЛЬ волокон:
а СМЯnlе ТОРЦОВ' б kОСая СК1адка; в
встречные косые складки с ПРОДО:IЬНЫМ
расколом
Исследования В.Е. MOCKa а о 6
левой, Ю.М Иванова и друrих
показали, что изменения в микроскопическом строении происходят только
в зоне разрушения, а в осталЬНОl\.f объеце образца древесина остается непо
врежденной. Сложное напряженное состояние возникает в приторцовых
зонах образца из..за стеснения" вследствие трения, поперечны деформа
ций. Наблюдается также и стеснение уrловых деформаций.
Для уменьшения влияния приторцовоrо эффекта предпринимались
попытки увеличить высоту образца. Однако это приводило к потере устой
чивости образца при испытаниях в конечной стадии наrpужения. Исследо
вались возможности изменения формы образца путем увеличения сечения
приторцовой зоны [62]. При испытаниях сосновых образцов общей BЫCO
той 35 мм с rоловками 26х26х4 мм и плавным переходом к средней части
(сечением 20х20 мм), в которой действуют достаточно равномерно рас..
пределенные основные напряжения аа, пределы прочности оказались в
среднем на 8,5 % выше, чем при испытаниях стандартных образпов. Как
видим, различие в показателях не слишком значительно. Образцы услож..
ненной формы, учитывая трудности их изrотовления, целесообразно при..
менять лишь для исследовательских целей.
162
Следует отметить, что предел прочности при сжатии вдоль волокон
наименее изменчив по сравнению с показателями дрyrих свойств древесины.
В конструкциях и изделиях древесина очень часто работает на сжа..
тие вдоль волокон, что объясняется ее высокой прочностью при данном
виде действия усилий и удобством их приложения.
Сжатие поперек волокон. Возможны две типичные диarpаммы сжатия
(рис. 49), отражающие связь между напряжениями и деформациями [56].
ff
Рис. 49. диаrpаммы сжатия древесины поперек волокон:
1 трехфазная; 2 однофазная
Трехфазная диarpамма наиболее четко BЫ
ражена при сжатии в радиальном направлении
древесины хвойных пород. Начальный, почти
прямолинейный, участок (первая фаза) этой диа...
aмMЫ отражает сопротивление слабой ранней
древесины rодичных слоев. После потери устой..
чивости анатомических элементов происходит
процесс их смятия, не требующий больших до...
полнительных усилий, и на диаrpамме появляется
второй, слеrка наклоненный к оси абсцисс, уча
сток (вторая фаза). Постепенно начинают оказы
вать сопротивление более прочные и жесткие анатомические элементы
поздних зон, что находит отражение в участке, расположенном под боль
шим уrлом к оси абсцисс (третья фаза). Последняя фаза деформирования,
несмотря на большие наrpузки, ПрИБОДИТ лишь К уплотнению древесины и
не завершается разрушением образца.
у лиственных пород при сжатии как в радиальном, так и в танrенци
альном направлении происходит смятие анатомических элементов и на..
блюдается трехфазная диаrpаМ!\fа, хотя и менее явно выраженная. OДHO
фазная диаrрамма характерна для древесины хвойных пород при сжатии в
танrенциальном направлении. В этом случае усилия воспринимают одно..
временно ранние и поздние зоны rодичных слоев. Однако наибольшие Ha
пряжения возникают в жестких поздних зонах. Эти более прочные зоны и
определяют сопротивление разрушению Bcero образца. Наrpужение при
водит к явному разрушению образцов; они выпучиваются в сторону вы..
пуклости rодичных слоев. Однофазная диаrpамма обнаруживается при ра...
диальном сжатии сухой древесины дуба, что связано с наличием широких
сердцевинных лучей. По наблюдениям о.с. Мыльниковой (ЛТ А) разру
2
t1пл
бпп
е
163
шение имеет вид, схематично показанный при сжатии ВДОЛЬ волокон на
рис. 48, в.
Поскольку в большинстве случаев при действии сжимающих усилий
поперек волокон не удается установить Iаксимальную наrpузку, приводя
щую к окончательному разрушению образца, оrpаничиваются определени..
ем предела пропорциональности, который принимают за у с л о в н ы й
предел прочности.
Различают два вида испытаний на с ж а т и е и м е с т н о е с м я
т и поперек волокон. При первом виде испытаний нarpузка прикладыва
ется равномерно по всей поверхности образца, при BTOpO ' по всей ши
рине, но лишь на части длины. Возможен и третий вид испытаний, при ко..
TOpOl\1 наrpузка прикладывается на площадку, оrpаниченную частью ши..
рины и длины образца.
Для испытаний используют образцы, фОр fЫ и размеры которых ука..
заны на рис. 50, а, б. ИспытаниSl при действии усилий в радиальном и TaH
rенциальном направлениях проводят на отдельных образцах. У образца
для испытания на с ж а т и е измеряется длина 1 и на пол вине длины ши..
рина а с точностью до 0,1 ММ. У образца для испытания на м е с т н о е
с м я т и е измеряется с той же точностью только ero ширина а.
Для испытаний используют приспособление, изображенное на рис.
50, в, которое имеет два съемных пуансона. Плоский пуансон (без BЫCTY
па) применяют при испытании на сжатие; пуансон с выступом длиной
20 1M: и закруrленными ребрами (радиус 2 мм) для испытаний на смятие.
Непрерывно наrpужая образец через равные интервалы наrpузки Р
не менее 1 О раз, определяют укорочение образца / с поrpешностью не бо
лее 0,0] мм и строят rpафик зависимости Р = j(t:J.I). Ординату точки, в ко..
торой TaHreHc уrла между касательной к rpафику и осью Р на 50 о о больше,
че f на линейном участке rpафика, принимают 1а наrpузку Руп, соответст..
вующую условному пределу прочности. Если испытательная машина
снабжена устройством, обеспечивающим запись наrpузки в масштабе не
более 50 Н/мм И укорочения д/ в масштабе не более 0,01 мм/мм, то вели..
чину Ру.п можно определить по диаrpамме сжатия, вычерченной \1ашиной.
Во всех случаях продолжительность paBHoMepHoro наrружения до дости"
жения условноrо предела прочности должна быть 1 2 мин.
164
5
б
п
Рис. 50. Испытания древесины на сжатие и местное смятие поперек ВОЛОКОН:
а образец для испытания на сжатие; б образец и схема испытаний на смятие; в
ПрИСl10собление для испытаний: 1 индикатор; 1 корпус; 3 шток; 4 подстав
ка; 5 съе\1I1ЫЙ пуансон; 6 образец
Условный предел прочности вычисляют с окруrлением до 0,1 МПа
при сжатии поперек волокон по формуле
Ру,"
О',,',у = d'
(88)
rде Ру.п нarpузка, Н;
а ширина образца, fM;
1 длина образца, мм,
а при местном смятии поперек волокон по формуле:
Ру,"
O'w.y = 18а ' (89)
rде 18 средняя ширина выступа пуансона мм
Прочность при сжатии и смятии поперек волокон исследована сла
60. Некоторые средние данные, приведенные в табл. 31, следует рассмат"
ривать как ориентировочные.
Определение влажности древесины в IOMeHT испытаний, приведение
значений условноrо предела прочности к нормализованной влажности
(поправочный коэффициент а == 0,035) и их статистическую обработку
проводят так же, как и при испытаниях на сжатие вдоль волокон.
165
31. Условные пределы прочности при сжатии и местном смятии
поперек волокон
Условный предел прочности, МПа
Сжатие поперек волокон при Местное смятие поперек воло
Порода влажности, о о КОН при влажности, %
12 30 и 12 30 и 12 30 и 12 30 и
более более более более
1 2 ] 2
Лиственница 4,3 2,6 6,1 2,4 6,1 3,6 9,3 3,8
Сосна 5,1 3,0 7,5 3,0 13,6 5,6
Пихта 2,1 1,3 2,4 1,0 2,5 1,5 3,5 1,4
rраб 6,5 3,9 6,0 3,6 13,7 8,0 11,3 6,9
Ясень 8,3 5,1 10,6 6,5
Дуб 9,1 5,5 5,3 3,2
Бук 6,1 3,6 6,3 3,8 11,4 6,9 10,8 6,7
Вяз 5,7 3,4 4,6 2,8 11,0 6,7 11 o 6,7
Липа 5,5 3,3 5,1 3,0 9,6 5,9 9,8 6,0
Ольха 6,7 4,1 3,7 2,3 8,0 4,9 5,3 3 2
Осина 5,4 3,2 3,5 2,1 6,3 3,8 4,8 2,8
При \1 е ч а н и е. Цифра 1 обозначает радиальное наПрdВЛСНИС, цифра 2 TaH
rенциальное.
Как ВИДИМ, условный предел прочности при сжатии поперек волокон
для всех пород в среднем примерно в 1 О раз меньше предела прочности
при сжатии вдоль волокон.
Предел прочности при MeCTHO t смятии из..за дополнительноrо co
противления изrибу волокон оказывается выше, чем при простом сжа
тии поперек волокон. Однако эта разница не столь большая, как можно
заключить из данных табл. 31, в которой представлены ориентировоч"
ные и поэтому трудно сопоставимые для разных видов испытаний дaH
ные. В работе [56] отмечается, что это увеличение составляет 20 25 %.
При испытании древесины с помощью штампа, передающеrо наrpузку
на часть ДЛИНЫ и ШИРИНЫ образца значения условноrо предела прочно
сти оказываются еще несколько выше из за сопротивления древесины
СК8.J'1ыванию поперек волокон у ребер штампа, расположенных вдоль BO
локон.
Следует заметить, что пока стандартизованы методы только для двух
видов испытаний. Вначале был разработан стандартный метод испытания
на местное смятие (с целью определения по существу контактной прочно
сти древесины), а позднее на сжатие попер к волокон. Форма, размеры и
ориентация волокон в образце (рис. 50, а) такова, что ero можно изrотав
ливать из той же возрастной зоны ствола, что и образец на местное смятие
(рис. 50, б), обеспечивая лучшие условия для сравнения показателей. Oд
нако на результаты испытания образца по схеме рис. 50, а оказывает влия"
иие стеснение ero дефОРl\1аций на поверхностях, контактирующих с пуан"
166
соном И подставкой. Для исследовательских целей можно использовать
образец с усилеННЫ fИ торцовыми частями, что повышает предел прочно
сти, как показано в работе [63]: для сосны в радиалЬНО\1 направлении на
13 %, а в танrенциальном на 42 %.
Все три возможных случая действия сжимающих наrpузок встреча..
ются в практике. Например, сжатие поперек волокон происходит при изrо
товлении прессованной древесины, местное смятие наблюдается в шпалах
ПОД рельсами, а третий вид наrpужения при использовании древесины в
качестве подкладок под стойки и т. д.
22. Прочность древесины при растяжении
Растяжение ВДОЛЬ ВОЛОКОН. ДЛЯ определения прочности применя
ют образцы довольно сложной формы с массивными rоловками, которые
зажимают в клиновидных захватах машины, и тонкой рабочей частью.
Форма, размеры образца и схема ero крепления показаны на рис. 51. При
такой форме образца предупреждается возможность ero разрушения в ec..
тах крепления от сжатия поперек волокон и скалывании вдоль волокон.
Переход от rоловок к рабочей части образца делают плавным во избежа
иис концентрauии напряжений. Заrотовки для образцов получают путем
выкалывания (а не выпиливания), чтобы
не допустить перерезания волокон. Рабо
чая часть образца должна захватывать как
можно больше rодичных слоев, ПОЭТО!\IУ ее
широкая rрань совпадает с радиальным
направлением. Допускается изrотовлять
образцы с наклеенными rоловка IИ.
р
Рис. 51. Ilспытание древесины на растяжение
ВДОЛЬ ВОЛОКОН:
а образец; б схема закрепления образца в захватах
испытательной машины
Перед испытанием измеряют толщи
р ну а и ширину Ь рабочей части образцов с
5 поrpешностью до 0,1 .ММ И В отверстия ro
ловок вставляют стальные пробки диамет"
ром 9,9 мм. Длина пробок на 3 или 2 мм
(соответственно для древесины мяrких и
твердых пород) меньше толщины rоловки.
а Пробки предотвращают чрезмерное смятие
rоловок 80 время испытаний.
Образец наrpужают с такой скоростью, чтобы разрушение ero насту..
ПIШО через 1,5 2 минуты. Определяют !\fаксимальную наrpузку и вычис"
167
ляют предел прочности по формуле (87), окруrляя результаты до 1 МПа. В
качестве проб на влажность используют рабочие части образцов. Порядок
дальнейших операций и расчетов соответствует рассмотренному в преды..
дущем парarpафе, но поправочный коэффициент на влажность а == 0,01.
Предел прочности древесины на растяжение вдоль волокон сравни..
тельно слабо зависит от влажности древесины, но резко падает при малей
тем отклонении волокон от направления продольной оси образца. Пред..
ставление о прочности древесины некоторых пород при данном виде дей..
ствия усилий дает табл. 32.
32. Прочность древесины при растяжении ВДОЛЬ волокон
Предел прочности, МПа, Предел прочности, МПа,
Порода при влажности, % Порода при влажности, %
12 30 и более 12 30 и более
Лиственница 124 95 Ясень 140 107
Сосна 109 78 rраб 129 96
Ель 101 77 Осина 121 93
Кедр 89 68 Бук 124 93
Пихта сибир 66 51 Липа 117 89
ская
Акация белая 171 107 Ольха 97 74
Береза 137 102 Тополь 88 67
Предел пропорциональности при растяжении вдоль волокон COCTaB
ляет от величины предела прочности 0,82 для древесины хвойных пород
(лиственница, сосна, пихта) и 0,7 для лиственных кольцесосудистых (дуб,
ясень) [56].
В среднем для всех пород предел прочности на растяжение вдоль BO
локон 130 МПа. Несмотря на столь высокую прочность, древесина в кон..
струкциях и изделиях довольно редко работает на растяжение вдоль воло..
кон из..за трудности предотвращения разрушения деталей в местах закреп..
ления (под действием сжимающих и скалывающи'< наrpузок).
Растяжение поперек ВОЛОКОН. ПО ныне действующему стандарту
для испытаний рекомендуется образец, форма и размеры KOToporo пока..
заны на рис. 52. Этот образец по форме напоминает образец для испыта..
ний на растяжение вдоль волокон. Однако в данном случае образцы кре..
пятся В винтовых захватах с плоской стороны, чтобы сжимающие ус и..
лия были направлены ВДОЛЬ ВОЛОКОН.
Затруднения, возникающие при изrотовлении образца сравнитель..
но большой (для плоскости поперек волокон) длины, MOryT быть
уменьшены путем использования клееных образцов. В клееных образцах
центральный участок из исследуемой древесины должен иметь длину не
менее 90 мм и включать в себя плоскую рабочую зону, криволинейные пе..
реходы и неБО:JЬШУЮ часть д.ТIИНЫ rоловок.
168
r:';:)
Рис. 52. Образец для испытания древесины на растяжение
поперек волокон
для определения предела прочности при растя
жении поперек волокон в радиальном и танrенциаль
ном направлениях образец изrотовляют таким обра
зом, чтобы rодичные слои на плоской ero стороне бы..
ли направлены соответственно поперек (как показано
на рис. 52) или вдоль длины ero рабочей части.
Перед испытаниями измеряют размеры сече..
иия рабочей части образца. Скорость наrpужения
должна быть такой, чтобы образец разрушился через
1,5 2 IИН. ДЛЯ образцов, разрушившихся в рабочей
части, находят максимальную наrрузку Р та:н вычис"
ляют предел прочности по формуле (87), окрyrляя
результат до 0,01 МПа. Далее проводят такие же операции и расчеты, как
при испытаниях на растяжение ВДОЛЬ волокон; однако поправочные коэф
фициенты на влажность равны 0,01 и 0,025 соответственно при радиаль
НОМ и танrенuиальном растяжении.
Исчерпывающих данных о сравнительной прочности древесины на
растяжение поперек волокон для разных пород, установлеННЬLХ при ис
пользовании стандартной формы образца, еще нет. В табл. 33 представле
ны данные [56], полученные по единообразной методике, но с использова..
нием образцов, форма которых соответствовала ранее действовавшему
стандарту. Эти образцы имели трапециевидные rоловки и очень короткую
рабочую часть. Вследствие концентрации напряжений значения пределов
прочности оказывались заниженными. Здесь приведены показатели, пере..
считанные к 1200 влажности, и полученные в опытах данные для древеси
ны трех пород при влажности 30%.
33. Прочность древесины при растяжении поперек волокон
Предел прочности, МПа, при Предел прочности, МПа, при
Порода влажности, о о Порода влажности, о о
12 >30 12 >30 12 >30 12 >30
] 2 1 2
Лиственница 5,6 5,2 [раб 13,3 8,4
Сосна 5,4 3,9 3,5 2,4 Клен 13,3 9,2
Ель 5,0 3,2 Бук 12,5 8,5
Кедр --1-,2 2,8 Береза 11, ] 5,7 6,5 3,5
Пихта 4,0 2,9 Липа 8,3 5,0
Ясень 9,0 4,2 Ольха 7,2 5,9
Дуб 8,0 7,4 6,5 6,1 Осина 7,1 4,6
При м е ч а н и е. Цифра 1 обозначает радиальное направление, а uифра 2
танrенциальное.
169
Из приведенных данных следует, что прочность древесины в
радиальном направлении больше, чем в танrенциальном, у хвойных
пород на 1 O 50 о о, у лиственных на 20....70 %. Наибольшую проч
ность имеют твердые рассеяннососудистые лиственные породы, за
тем идут кольцесосудистые лиственные и далее мяrкие рассеянносо..
судистые лиственные. Хвойные породы по сравнению с лиственными
имеют значительно меньшую прочность при растяжении как в ради
альном, так и в танrенциальном направлении.
В среднем: прочность при растяжении поперек волокон для всех изу..
ченных пород составляет примерно 1/20 прочности при растяжении вдоль
волокон.
При конструировании изделий из древесины стараются не допускать
действия растяrиваlОЩИХ наrрузок, направленных поперек волокон. Пока
затели прочности древесины при данном виде усилий необходимы для
разработки режимов резания и сушки древесины. Именно эти показатели
характеризуют предельную величину сушильных напряжений, достижение
которой вызывает растрескивание материала. При расчетах безопасных
режимов сушки древесины учитывают заВИСИ fОСТЬ пределов прочности от
влажности и температуры, а также длительности приложения наrpузки
(скорости наrpужения).
23. Прочность древесины при статическом изrибе
К числу наиболее распространенных и сравнительно леrко выпол
няемых видов механических испытаний древесины относится ее испыта..
ние на поперечный изrиб. Наrpужение образца проводят в статическом
ре:ж:име, постепенно увеличивая изrибающие усилия, в отличие от ударно..
[о изrиба (c {. ниже) с MrHoBeHHblM приложением полной наrpузки. Проч
ность при статическом изrибе.... одна из важнейших механических xapaK
теристик древесины.
Для испытания применяют образuы в форме бруска размера fИ
20х20х300 M f. После измерения посредине длины образца ширины Ь.... в
радиалЬНО 1 и высоты h .... в танrенциальном направлении с поrpешностью
до 0,1 мм ero располаrают на двух опорах. Пропет 1, т.е. расстояние между
центрами опор, равен 240 мм. Наrpужают образец в одной точке посредине
пролета (рис. 53). Опоры и нажимные нОЖИ имеют закруrления радиусом
30 мм. Скорость непрерывноrо наrpужения должна быть такой, чтобы об
разец разрушился через 1 2 МИН. Определив максимальную наrpузку Рта:"
Н, вычисляют предел прочности, МПа, по формуле
3Pm l (90)
O'w = 2bh2 .
Результаты вычисления окруrляют до 1 МПа.
170
fJ
Рис. 53. Схема испьпания древесины на статиче..
ский изrиб
Фактическую влажность определяют
по пробам, взятым вблизи ИЗЛО?\fа у необ
ходимоrо количества образцов (СМ. 20) и
пересчитывают предел прочности к влаж
ности 1200 по формуле (69), используя
поправочный коэффициент а, равный для
всех пород 0,04. В образце при наrруже..
пии возникают сжимающие напряжения в верхней, соrласно схеме на
рис. 53), части образца и растяrивающие в нижней. Поскольку прочность
на сжатие вдоль волокон значительно меньше прочности на раСТЯjкение,
разрушение начинается с образования редко ВИДИ IЫХ складок в С)fсатой
зоне образца. Окончательное разрушение происходит в растянутой зоне в
виде разрыва или отслоения крайних волокон и ПОЛIIоrо излома образца. При
низкой прочности образца получается почти rладкий излом (рис. 54), а при
высокой защепистый (особенно в растянyrой зоне).
а
>
б
Рис. 54. Вид излома образца при изrибе:
а rладкий; б защепистый
Данные о пределе прочности при стати
ческом изrибе для древесины некоторых Ha
ших пород представлены в табл. 34.
34. Прочность древесины при статическом изrибе
Предел прочности, МПа, Предел ПрочНОСТИ, МПа,
Порода при влажности, о о Порода при влажности, о о
12 30 и более 12 30 и БОol1ее
Лиственница 109 61 Орех rpец.. 108 60
кий
Сосна 85 49 Береза 110 65
Ель 79 43 Бук 104 63
Кедр 69 36 Дуб 103 66
Пихта сибир.. 68 40 Вяз 92 58
екая
Акация белая 148 96 Липа 86 53
[раб 128 74 Ольха 79 48
Ясень 118 73 Осина 77 45
Клен 115 66 Тополь 68 40
[руша 106 62
Предел прочности при статическом изrибе в среднем можно принять
равным 100 МПа. Предел пропорциональности при статичеСКО\f изrибе со..
ставляет примерно 0,64>,7 от предела прочности.
171
При испытаниях, проводимых по стандартной методике, образец
располаrается на опорах так, чтобы усилия были направлены вдоль rодич
ных слоев (танrенциальный изrиб). Различие между прочностью при ради
альном и танrенциальном изrибах обнаруживается только для хвойных по
род: предел прочности при танrенциалъном изrибе на 1 12 % выше, чем
при радиальном; для лиственных пород прочность при изrибе в обоих Ha
правлениях практически можно считать одинаковой [56].
Более сложны в исполнении методы испытаний, предусматриваю
щие такую cxel\f}' наrpужения, которая обеспечивает чистый изrиб, т. е. oт
сутствие касательных напряжений по части или всей длине пролета. Схема
нarpужения в двух точках (рис. 55, а) была принята в ранее действовавших
[ОСТах. Однако в соответствии с международными стандартами она за
!\.leHeHa на более простую схему одноточечноrо наrpужения (СМ. рис. 53)
которая дает практически одинаковые результаты. Значительно сложнее
осуществлять наrpужсние образца в опорных сечениях сосредоточенными
моментами, т. е. по схеме рис. 55, б. Такая схема, применяемая для испы
тания пластмасс, rнутоклееной древесины, БЫ:Iа использована [62] для ис..
следования механических характеристик натуральной древесины. По срав"
неНИIО с двухточечной схемой при одинаковых пролетах 1 == 240 Ml\1 предсл
прочности для сосны оказался выlеe на 2 о о. Однако при сокрашении дли..
ны пролета до 130 мм предел прочности увеличился на 12,6 00.
Р/2
Pj2
l/З
f
---
{/З ..1. _J/3
l
r
,,\
..... ...... --... f " "
..... -... .... -- --
l/2 l/2
l
а
о
Рис. 55. Схемы испытаний на изrиб образца:
а при нarpужеllИИ в двух точках; б при наl1'ужении сосредоточенными моментами
Kpol\le обычноrо поперечноrо изrиба, коrда волокна древесины Ha
правлены вдоль оси бруска (см. рис. 53), MOryт быть случаи, коrда волокна
направлены поперек оси бруска (рис. 56). Опыты, проведенные в МЛТl'1
автором и А.Л. Михайличенко, показывают, что в двух последних случаях
предел прочности составляет для древесины ели и сосны 4----5 %, а для бу
ка около 20 % предела прочности при обычном изrибе. Разницы в преде..
лах прочности образцов, расположенных по отношению к действующим
усилиям по схеме а и б рис. 56, не было установлено.
172
р
Рис. 56. Схема действия усилий при изrибе
образцов с поперечным относительно оси
направлением волокон
р
р
Вследствие высокой прочно
сти при действии изrибающих Ha
rpузок и удобства их приложения
древесина очень часто работает в
конструкциях и изделиях на изrиб
(балки, аrи, детали маIПИН, мебели, тары и Т. п.).
24. Прочность древесины при сдвиrе
Установить предельные касательные напряжения древесины в усло..
виях чистоrо сдвиrа довольно сложно. Поэтому для инженерных расчетов
получают данные путем более простых испытаний на сдвиr. К образцу
прикладывают две равные и противоположно направленные силы, вызы"
вающие разрушение в параллельной им плоскости. Различают три вида ис
пытаний на сдвиr: скалывание вдоль волокон, скалывание поперек волокон
и перерезание древесины поперек волокон.
Схемы действия сил при этих испытаниях, а также плоскости разру
шения, которые задаются принудительно, показаны на рис. 57. Каждый
вид испытаний на сдвиr 1\10жет быть проведен не только в радиальном, как
показано на схемах, но и в танrенциальном направлении.
Рис. 57. Случаи сдвиrа древесины:
а СК3...1ывание вдоль волокон; 6 скалывание поперек волокон; в перерезание древесины по
перек волокон
для испытания древесины на с к а л ы в а н и е в Д о л ь в о л о к о н
разными исследователями у нас и за рубежом было предложено около 30
типов образцов. Как показали сравнительные исследования акад. Ф.П. Бе
Лянкина, условию разрушения преИ?vlущественно от касательных напряже
173
ний лучше всех отвечает образец, предложенный Л.М. перелыrныыM и ре..
комендуемый ныне действующим стандартом.
Форма и размеры образца, применяемоrо для этоrо вида испытаний,
показана на рис. 58, а. Здесь изображен образец ДЛЯ испытания на скалы..
вание вдоль волокон в танrенциальной плоскости; такой же формы обра..
зец, но с дрyrим расположением rодичных слоев, применяется для скалы..
вания в радиальной плоскости. После измерения фактической толщины
образца Ь и длины ожидаемой площадки скалывания Z с поrрешностью не
более 0,1 мм ero помещаlОТ в приспособление (рис. 59).
Р
t:;:)
L.t)
а
Рис. 58. Образцы для испытаний древесины на скалывание:
а ВДОЛЬ ВОЛОКОН; б поперек волокон
Образец 6 располаrают таким образО f, чтобы ero длинная часть
плотно прилеrала к подвижной планке 4. При этом узкий выступ (шириной
18 мм) образца должен находиться вверху. Разница в ширине выступов
необходима для исключения поrpешностей вследствие возможноrо накло
па волокон. Опору 7 винтом 8 перемещают настолько, чтобы она плотно
прилеrала к вертикальной плоскости образца в этом месте и на нее опирал
ся нижний конец короткой части образца.
При испытаниях образец наrpужают через нажимную призму 5 с ша..
ровой опорой. для уменьшения влияния трения, соrласно ныне действую..
ще 1У стандарту, fежду вертикальными плоскостями образца и корпуса 1
приспособления предусмотрена подвижная планка 4 на роликовых опорах 3.
Продолжительность наrpужения должна быть 0,5 1,5 мин. Опреде..
лив маКСИ lальную нarpУЗКУ Р тах., Н, вычисляют предел прочности с oKpyr
лением до 0,1 МПа по формуле
р
t' mах
JI' Ы ·
(91)
174
Как и при дрyrих видах испытаний определяют влажность образцов
(используя в качестве пробы большую часть разрушенноrо образца); пере
считывают пределы прочности к нормализованной влажности, при меняя
поправочный коэффициент а == 0,03 для всех пород при скалывании как в
радиальной, так и в танrенци
альной плоскости.
5
'f
3
Рис. 59. Приспособление для испыта..
иия на скалывание древесины ВДОЛЬ
волокон:
1 корпус; 2 пружина; 3 ролики; 4
подвижная планка; 5 на:>hимная призма;
6 образец; 7 подвижная опора; 8
ПрИЖИМlJое устройство
2
1
в табл. 35 приведены дaH
ные о прочности древесины при скалывании вдоль волокон. Эти данные,
полученные путем испытания древесины в приспособлениях cTaporo типа
(без подвижной планки) завышены за счет влияния трения примерно на
15 %.
35. Прочность древесины при скалывании вдоль волокон
Предел прочtlОСТИ, МПа, при Предел прочности, МПа, при
скалывании в плоскости скалывании в плоскости
радиальной танrенциаль.. радиальной таllrенциаль..
Порода при влажно ной при Порода при влажно.. ной при
сти,Оо влажности, о о сти, % влажности, о о
12 30 и 12 30 и 12 30 и 12 30 и
более более более более
Листвен 9,8 6,2 9,1 5,7 Орех 10,7 5,8 11,4 6,0
ница rpеЦI<ИЙ
Сосна 7,4 4,2 7,2 4,4 Дуб 9,9 7,4 11,8 8,8
E:Ib 6,8 4,0 6,7 4,3 Береза 9,0 5,8 10,9 7,0
Кедр 6,4 3,8 6,4 4,0 Вяз 8,9 6,4 9,9 7,2
Пихта си 5,9 3,7 5,7 3,6 [руша 8,6 5,5 13,3 7,9
бирская
rраб 14,7 8,5 18,5 10,7 Липа 8,4 5,5 8,0 4,9
Ясень 13,4 9,2 13,0 8,6 Ольха 8,0 5,1 9,8 6,2
Клен 12,0 7,7 13,7 8,5 Осина 6,2 3,5 8,4 4,9
Бук 12,1 7,3 14,0 8,7 Тополь 6,0 I 3,3 7,2 4,1
Прочность древесины при скалывании вдоль волокон у лиственных
пород примерно в 1,6 раза выше, чем у хвойных. При танrенциалъном CKa
лывании прочность древесины лиственных пород на 1 30 % выше, чем
при радиальном; это превыениеe тем больше, чем лучше развиты в дpeBe
175
сине сердцевинные лучи (rpаб, бук). для древесины хвойных пород проч
ность при скалывании в обоих случаях примерно одинакова.
В среднем для всех ПОРОД предел прочности при скалывании ВДОЛЬ BO
локон составляет примерно 1/5 предела прочности при сжатии вдоль волокон.
Методы испытания на скалывание и перерезание древесины поперек
волокон также стандартизованы.
Для испытания на с к а л ы в а н и е поп е р е к в о л о к о н должен
применяться образец, форма и размеры KOToporo показаны на рис. 58, б.
При разрушении образца возможен вырыв волокон, поэтому у обоих кон..
ЦОВ выступающей части образца предусмотрены оrpаничительные пропи..
лы rлубиной 3 ММ. ДО испытания определяют фактическую площадь ска..
лывания F (основания выступа) как произведение длинь] выступа (вдоль
волокон) и ero толщины.
Испытания проводят с помощью приспособления, отличающеrося от
показанноrо на рис. 59 только размерами некоторых деталей. Процедура
испытаний такая же, как при скалывании вдоль волокон.
Предел прочности 'tw, МПа, вычисляют как отношение максималь
ной наrpузки Р та.v., Н, К пл щади скалывания F, мм2.
Испытания на пер е рез а н и е Д р е в е с и н ы поп е р е к в о -
л о к о н проводят на образцах в виде пластинки шириной Ь == 20 мм, ТОЛ
ЩИПОЙ а == 5 мм И длиной 50 мм (рис. 60). Наrpузку передают на образец
через подвижный нож. Предел прочности вычисляют с окрyrлением до
0,1 МПа по формуле
р
't =
w 2аЬ'
[де Р max iаксимальная нarpузка, Н; а и Ь размеры поперечноrо сечения
образца, мм
(92)
Последующие операции и расчеты при испьпаниях на скалывание и
перерезание поперек волокон такие же, как и при скалывании вдоль волокон.
Предел прочности при скалывании
поперек волокон в 2 раза меньше, а пре- р
дел прочности при перерезании поперек
волокон в 4 раза больше, чем предел
прочности при скалывании вдоль волокон
[56].
Древесина довольно часто работает
в деревянных конструкциях на скалыва..
Рис. 60. Схема испытаний древесины на перере
зание поперек волокон
176
ние ВДОЛЬ волокон (например, в соединениях стропильных ферм способом
лобовых врубок); реже встречаются случаи работы на скалывание поперек
волокон (например, в шпонках и шпунтовых соединениях) и перерезание
поперек волокон (например, наrели).
Также очень редко работает древесина на к ру ч е н и е (например,
валы). При кручении возникают касательные напряжения в плоскости па
раллельной оси и в плоскости перпендикулярной оси 1акручиваемоrо
стержня. Если ось стержня совпадает с направлением волокон, разрушение
ero при кручении происходит от скалывания вдоль волокон. Однако пре..
делы прочности при кручении в 1,5 раза выше, че 1 при испытаниях на
скалывание вдоль волокон.
Если кручению подверrаются образцы, ось которых направлена не
вдоль, а поперек волокон, то и разрушение происходит от скалывания по..
перек волокон; следовательно, пределы прочности на кручение таких об..
разцов будут соответственно ниже.
В расчетах на прочность элементов деревянных конструкций ис
ПОЛЬЗУIОТСЯ, как указывалось, критерии прочности (67), В которые в чис
ле друrих характеристик древесины входят и пределы прочности при
чистом сдвиrе. Соrласно данным В.В. Тулузакова (МЛТИ) при испыта
ниях в условиях, близких к чистому сдвиry, а также данным [62], полу
ченным при испытаниях на кручение крyrлых полых образцов, пределы
прочности для древесины сосны оказались выше, чем при обычном CKa
лывании вдоль волокон на 30--40 00.
25. ДефОр1\IЗТИВНОСТЬ древесины при кратковременных
наrрузках
в условиях кpaTKoBpeMeHHoro воздействия сравнительно небольших
наrpузок древесина ведет себя как ynpyroe тело. Как указывалось ранее (
18), древесину в малых объемах можно рассматривать как ортотропное Te
ло. Ниже приводятся l\1етоды определения и значения показателей жестко..
сти или так называемых упрyrих постоянных древесины: модулей упруrо
сти, коэффициентов поперечной деформации (коэффициентов Пуассона) и
\10дулей сдвиrа.
Модули упруrости древесины.
Испытания на с ж а т и е в Д о л ь и поп е р е к в о л о к о н. Мо..
дуль упруrости, характеризующий меру жесткости, т. е. способности дe
формироваться, материала, представляет собой коэффициент пропорцио
нальности в законе rYKa и при сжатии (или растяжении) стержня может
быть наЙден из соотношения
Е=О'
,
Е
177
(93)
rде cr напряжение;
Е дефОРl\lация (относительное укорочение или удлинение).
Модули упрyrости древесины В трех rлавных направлениях Еа, Er и
Et при сжатии определяют при статических испытаниях на образцах В виде
призмы, имеющей размеры 20х20х60 мм; причем длинная сторона ПрИЗ fЫ
должна быть соответственно ориентирована ВДОЛЬ волокон, в радиальном
и танrенuиальном направлениях поперек волокон (рис. 61). Методика
этих и описываемых дапее испытаний рассчитана на использовании для
измерения деформаций (укорочений) рычажно..стрелочных тензометров с
базой 20 ММ. Допускается применение и друrих тензометров с поrpеШIlО
стью измерения дефОР fаuий не более 0,001 ММ.
а IP
а
r
о-
а.
Рис. 61. Образцы для определения модулей упруrости и коэффициентов поперечной
деформации при сжатии:
а ВДОЛЬ ВОЛОКОН; б поперек волокон в радиальном направлении; в поперек волокон в Taн
rеНllИальном направлении
До начала испытаний посередине ДЛИНЫ образца определяют разме..
ры ero поперечноrо сечения. На двух противоположных длинных rpанях
образца, в местах, указанных на рис. 61 вертикальными рисками, укрепля
ют тензометры.
Для выделения из общих дефОРl\rlаций только упрyrой их части обра..
зец подверrают шестикратному нarpужению в пределах 1.} 03 4.103 Н при
определении Ба и 1.1 02 4.102 Н при определении Er и Et. Из трех послед..
них отсчетов по каждому тензометру отдельно для BepXHero и нижнеrо
пределов наrрузки вычисляют среднее арифметическое. Разнииа между
ними соответствует укорочению /1/. и t1/2 по каждой из rpаней на базе TeH
178
зометра /. Укорочение образца Ы вычисляют как среднее из 6./1 и Д/2. Be
личину модуля упрyrости ВДОЛЬ или поперек волокон Ew ПрИ данной влаж
ности W вычисляют, окрyrляя результат соответственно ДО 50 или 5 МПа,
по формуле
Е = Р/
w F 6./ '
rде Р разница между верхним и нижним пределом наrpужения, Н;
F площадь поперечноrо сечения образца (нормальноrо к дейст
вующей силе), мм
IIспытания на р а с т я ж е н и е в д о л ь и поп е р е к в о л о к о н .
Определение модулей упруrости можно ПрОБОДИТЬ перед испытанием на
прочностъ тех же образцов (размеры и форма их показаны на рис. 51 и 51).
В случае отдельноrо определения модуля упруrости при растяжении ВДОЛЬ
волокон применяют образцы в виде прямоуrольной пластинки размером
20х4х300 мм и захваты со скошенными рифлеными контактными поверх
ностями. Измеряют площадь поперечноrо сечения F рабочей части образца
и на две противоположные стороны укрепляют тензометры. Пределы Ha
rpужения при определении l\IОДУЛЯ упрyrости вдоль волокон составляют
5.1 02 15.102 11, а при испытаниях поперек волокон 1.1 02 4.102 Н.
В остальном процедура испытаний и порядок вычисления модулей
упруrости такие же, как и при сжатии.
И с п ы т а н и е 11 а с т а т и ч е с к и й и з r и б. Для определения
h-l0ДУЛЯ упруrости используют такие же образцы, как и для испытания на
прочность (20х20х300 мм). Однако наrpузку прикладывают через два но-
жа, находящихся на расстоянии 120 \1М дрyr от дрyrа, т. е. по схеме, изо
браженной на рис. 55, а.
Перед испытанием на середине ДЛИНЫ образца измеряют фактиче
скую ширину Ь и высоту h. для измерения проrиба в зоне чистоrо изrиба
используют соответствующее приспособление с индикатором часовоrо ти
па, которое укрепляют под нажимными ножами на половине высоты об
разца.
Образец шестикратно циклически наrpужают и при последних четы
рех циклах в момент достижения наrpузки 300 и 800 Н измеряют проrиб f с
поrpешностью не более 0,001 ММ. Модуль упруrости вычисляют с oKpyr..
лением до 100 МПа по формуле
зpZ3
Ew = 64bh3 f ' (95)
(94)
[де Р наrpузка, равная разности между верХНИ!\f и нижним пределами из
\lерения, Н; Z расстояние между опорами, равное 240 мм; Ь и h ши..
рина и высота образца, \АМ;! проrиб, равный разности между средни..
ми арифметическими результатами измерения проrиба при верхнем и
нижне\f пределах наrpужения, ММ.
179
Для приведения полученных модулей упрyrости к нормализованной
влажности используют формулу (70) с поправочным коэффициентом а,
равным для всех пород при статическом изrибе 0,01, растяжении и сжатии
вдоль волокон 0,012, растяжении поперек волокон радиальном 0,028,
танrенциальном 0,035, сжатии поперек волокон радиальном 0,033, тан..
rенциальном 0,039.
Средние значения модулей упрyrости для некоторых пород, полу
ченные н.л. ЛеонтьеВЫЬ1 и пересчитаllные на влажность 12 %, приведены
в табл. 36.
36. Модули упруrости древесины
Мо rости Е, rПа-
n и сжатии п и астяжении
11,9 0,67 0,55 11,9 0,54 0,47
14,4 0,64 0,40 14,5 0,66 0,46
14,2 1,40 1,01 14,2 1,18 0,91
16,1 0.65 0,50 18,4 0,64 0,46
Приведенные в работе [56] значения модулей упруrости при CTa
тическом изrибе получены н.л. ЛеонтьеВЫ f путем измерения проrиба
по всему пролету (а не в зоне чистоrо изrиба). Из за влияния поперечной
силы на указанный проrиб эти данные, как показали исследования aBTO
ра и А.Л. Михайличенко, занижены в среднем на 19 %.
Как видно из табл. 36, модуль упруrости вдоль волокон примерно
в 2 25 раз выше, чем поперек. Модуль упрyrости В радиальном направ
ленин выше, чем в танrенциалЬНО f направлении поперек волокон по
средним данным на 2 50 %.
Коэффициенты поперечной дефОР!\13ЦИИ. Как известно, при при
ложении наrpузки к стержню кроме продольной дефОРl\1ации Е появляется
поперечная деформация Е'. Коэффициентом поперечной деформации (KO
эффициентом Пуассона) называется отношение
Е'
Jl=
Е
У ортотропноrо тела, как уже отмечалось в 18, шесть коэффициен"
тон поперечной деформации: J.lra, 1-110' Jlrr, J.!ап J.!rt, Jlot. Каждая пара коэффи"
циентов Jl с одинаковым вторым индексом, указывающим направление
действия силы, может быть определена на одном образце. Определение Jl
проводят при испытаниях на сжатие.
Для этой цели, так же как и при определении Е, используют образцы
в виде призмы с h == 60 мм, но с б6льшим поперечным сечениеl\l
Порода
Сосна
Ель
Дуб
Береза
(96)
· lrПа (rиrапаскаль) = 109 Па = 104 кrc/CM2.
180
( а = Ь = 30 мм). На каждом образце по двум тензометрам, укреплеННЫ!\f на
противоположных rpанях (рис. 61), последовательно измеряют деформа
цию сначала в направлении действия силы, а затем в перпендикулярных
направлениях. Процедура испытаний примерно такая же, как и для опре
деления модуля упрyrости при сжатии. Однако пределы наrpужения при
сжатии вдоль волокон составляют 2.1 03 9.} 03 Н, а при сжатии поперек
волокон 2.102 9.102 Н. По трем последним показаниям пары тензометров
определяют сначала удлинение или укорочение Z, а затем среднюю дe
формацию в соответствующем направлении. Коэффициент Jlw вычисляют
по формуле (96).
Для пересчета показателей к нормализованной влажности использу
ют ФОР fУЛУ (70) с поправочным коэффициентом 0., равным для всех пород
при сжатии поперек волокон 0,02. Значения коэффициентов поперечной
деформации для некоторых наших пород, полученные н.л. ЛсонтьеВЫ 1
при влажности 1 ()",,15%, приведены в таблице.
37. Коэффициенты поперечной деформации древесины
Порода
,.а ,.t
Сосна 0,490 0,41 О 0,030 0,790 0,037 0,380
Ель 0,440 0,4] 1 0,017 0,480 0,03 1 0,250
Дуб 0,430 0,410 0,070 0,830 0,090 0,340
Береза 0,580 0,450 0,043 0,81 О 0,040 0,490
Приведенные в табл. 37 данные, полученные при измерении деформа
ции рычажными тензометрами, следует рассматривать как ориентировочные.
Более надежные данные получаются, если на каждом образце определять не
только два коэффициента поперечной дефОР lации (допустим, Jlra и Jlla), но И
соответствующий модуль упрyrости (Еа), используя наклеенные "крестом"
тензорезисторы на все четыре rpани образца. Определенные таким способом
данные [5] для древесины сосны при сжатии приведены в табл. 38. Они в
большей мере, чем данные табл. 37, удовлетворяют соотношениям, BЫTe
кающим из допущения о существовании упрyrоrо потенциала:
J.l ra fl ar . Jl (а Jl at . J.1 tr J.l r,
, ,
Еа Е,. Еа Е, Er Et
Этим соотношениям лучше соответствуют и данные для древесины
березы (табл. 38), полученные А.В. Дорожко (БТИ) при испытаниях на
растяжение с использованием тензометров на базе механотронных преоб
разователей. При испытаниях образцов березы на сжатие было экспери
ментально установлено существенное влияние приторцовоrо эффекта,
приводящеrо к завышению поперечных деформаций в зонах, распростра
НЯIОЩИХСЯ на расстоянии 1,5 Ь от каждоrо торца.
(97)
181
38. Некоторые характеристики упрyrости древесины
Порода ости, Ша
Е,
Сосна 0,90 0,504 0,463 0,078 0,527 0,045 0,306
Береза 20,37 1,19 0,64 0,341 0,445 0,029 0,566 0,013 0,321
Модули СД8иrа древесины. Модуль сдвиrа является коэффициен
том пропорциональности между касательными напряжениями 't и уrловой
деформацией у. Для ортотропных тел необходимо располаrать данными о
трех модулях сдвиrа Gta, Gra, Grt. Как показал А.Н. Митинский, модули
сдвиrа MorYT быть определены косвенным путем при испытании на сжатие
(или растяжение) образцов, оси которых параллельны одному из rлавных
направлений упруrой СИМ1\1етрии и составляют уrлы 45 о с друrими rлав
НЫIvrи направлениями. При ЭТО I модуль сдвиrа равен:
E4S
G = (98)
2(1 + Jl4S) .
Эта зависимость была положена в основу детально разработанноrо
н.л. Леонтьевым метода определения модуля сдвиrа который вошел в
действующий rOCT.
Для испытаний на сжатие используются образцы сечением 30х20 мм
и длиной 60 мм. Для определения fодулей сдвиrа Gta и Gra образцы долж..
ны быть изrотовлены таким образО 1, чтобы их длинная ось составляла
уrол 45 о с направлением волокон, а у образцов для определения Grt yrол
45 о с направлением rодичных слоев (рис. 62).
Grrь
О
t
Grt.
б
Рис. 62. Образцы и схема расположения тензометров при определении модулей сдвиrа
Измерение дефОРl\1аций проводят на двух ЛРОТИВОПОЛО)lillЫХ поверх
ностях каждоrо образца (танrенциальной для определения Gta, радиаль
182
ной для Gra и торцовой для Gr,). Деформации измеряют последователь..
но сначала в направлении действия силы, а затем в поперечном направле..
нии. Образцы подверrают шестикратному наrpужению в пределах 15
600 Н. В остальном процедура испытаний такая же, что и при определении
модулей упруrости и коэффициентов поперечной деформации. По заме
рен ной продольной (в направлении действия силы) деформации, площади
сечения образца и наrpузке вычисляют, окрyrляя до 5 МПа, модуль упру
rости е5 под yrлом 450 к волокнам или rодичным слоям при данной влаж
ности. Вычисление коэффициента J.l45, окруrляя до 0,0005, проводят с уче..
ТОМ знака поперечной деформации Е' (11+11 при деформации растяжения и
11 11 при деформации сжатия). Величину модуля сдвиrа Gw при данной
влажности вычисляют по формуле (98), окруrляя результат до 5 tvlПа для
Gta и Gra и до 0,5 МПа для Grt. При подстановке в формулу значений J.l45
необходимо учитывать знак этоrо коэффициента. Определяют влажность
образцов и пересчитывают модуль сдвиrа к нормализованной влажности
по формуле (70), используя поправочный коэффициент а == 0,03.
В табл. 39 представлены некоторые данные о модулях сдвиrа, пере..
считанные к 12 % влажности.
Кроме описанных выше статических методов определения xapaK
теристик упруrости древесины в ЦНИИМОДе разработан стандартизо..
ванный резонансный метод (rOCT 16483 .31 74). Установка и процедура
испытания были описаны в rл. 4 16.
Порода
39. Модули сдвиrа древесины
Модули сдвиrа, rПа
Gta
0,80
Gra
1,23
Grt
Сосна
Ель
Береза
Дуб
0,5
1,54 0,89 0,23
1,41 1,00 0,47
Зная резонансную частоту при продольных колебаниях, соrласно
соотношениям (59, 60) можно определить модуль упрyrости вдоль воло..
кон, Па, по формуле
Е = 4/2 fп p, (99)
rде 1 длина образца, M;fnp резонансная частота, [ц; р плотность, Kr/M3.
По резонансным частотам продольных колебаний основной rapMo"
ники и изrибных колебаний BToporo обертона тото же образца в радиаль..
ной и тантенциальной плоскостях можно определить модули сдвиrа
Gra и Gta.
Исследования, проведенные в ЦНИИМОДе, показали, что модуль
ynруrости, определенный резонансным методом, не отличается от этоrо
показателя, полученноrо при испытании образца статическим методом с
измерением проrиба в зоне чистоrо изrиба. Модуль упрyrости И сдвиrа
древесины можно получить, ИЗ Iеряя скорость распространения ультра..
звуковоrо импульса [5].
183
26. Реолоrические свойства и rиrpо"термомеханические
деформации древесины
Реолоrические свойства древесины проявляются в ее способности
деформироваться ПОД наrpузкой и во времени. Наиболее обстоятельно бы..
ли изучены особенности деформирования древесины вдоль волокон.
Ю.М. Иванов установил, что основным носителем реолоrических свойств
древесины является ее анизотропный компонент, высокоориентированный
полимер целлюлоза. Воздушно сухая лревесина находится в состоянии
eCTecTBeHHoro застеклования. При наrpужении ее fОЖНО выделить две об
ласти деформирования: первая область обычной упруrости, вторая об..
пасть вынужденно эластических дефОР fаций. Напряжения, определяющие
rpаницу Iежду двумя областями, представляют собой п р е Д е л в ы н у
ж Д е II 11 О Й Э л а с т и ч н о с т и древесины. Если напряжения во второй
области воздействуют на набухшую древесину, она выходит из состояния
eCTecTBeHHoro застеклования и приобретает высокоэластические свойства.
Высокоэластические деформации обратимы и в десятки раз превышают
МfHOBeHHыe упрyrие деформации натуральной древесины.
Автор [71] провел достаточно широкие исследования деформативно
сти древесины поперек волокон. Типичные закономерности деформирова
ния древесины под постоянной наrpузкой и после ее снятия иллюстрирует
рис. 63. Как ВИДИМ, при разrрузке образца МfHoBeHHo возвращается упру
rая деформация, через некоторое время исчезает эластическая деформация,
но даже при длительном выдерживании сохраняются остаточные дефор..
мации. Было показано, что для описания обратимых упруrо эластичеСКIIХ
деформаций применима реолоrическая модель, изображенная на рис. 46.
Путем испытаний образцов при малой скорости наrpужения
(0,01 МПа/мин) с периодическими разrpузками (для исключения остаточ"
НЫХ деформаций) были получены значения MrHoBeHHoro и длительноrо
модулей упруrости, а также времени релаксации древесины основных по
род при различных значениях температуры и влажности.
Рис. 63. Деформирование древесины во
времени при наrpужении и разrpузке (бук, рас..
тяжение поперек волокон в радиальном
направлении, t == 60 ос, W = 1 О %:
Ее упруrая деформация; Ev эластическая дc
формация; Е (' остаточная деформация
етодика испытаний и полу
ченные результаты подробно освещены
в учебном пособии [70] и моноrpафии
[71] В качестве примера на рис. 64
t
{),0051
o,OOLf
QflJ3
б=О
ЦООl
О
О /0
60
184
представлены данные для березы и бука при 200С. Как ВИДИМ, повышение
влажности ПРИВОДИТ к резкому снижению величины реолоrических коэф"
фициентов. Еще больше снижаются эти коэффициенты, если кроме Toro
увеличивается температура древесины. Величина реолоrических показате
лей древесины практически не зависит от вида испытаний (растяжение или
сжатие). В радиальном направлении
поперек волокон реолоrические показа..
тели примерно в 1,5 раза выше чем в
танrенциальном.
1000
900
800
700
БОа.
500
.. ц.ао
:t: 300
200
lОО
5 10 /5 20 25 ЗА 5 10 15 20 25.30
% %
а 5
200
180
lбlJ
11.;0
::t 120
100
r:::" 80
60
чо
20
5 10 15 20 25 30
CYo
б
6Н
5,6
ц,8
ч.о
с::
2
'\Q"'
2
б
8
О
6
8 NООЦ Q0084012 4015 0,02 40244О2В 4т
Рис. 64. Зависимости реолоrических коэффи"
циентов древесины при растяжении в таИI'еи..
циальном направлении ОТ влажности:
а MrHOBeHHOI'O модуля упруrости Н; б ДЛитель
Horo модуля упруrости Е; в времени релаксации
п: 1 бук; 2 береза
Полученные в результате реоло..
rических испытаний, т. е. при f\.lалой
скорости наrpужения, зависимости Me
жду напряжениями и общими (включая
и остатuчные) деформациями имеют
вид, показанный на рис. 65. Аналоrич..
ный характер имеют зависимости и ДЛЯ
дрyrих пород. Крестиками на каждой
кривой отмечены максимальные Ha
пряжения и дефОР lации, достиrнутые в
опытах. Кривые экстраполированы до
напряжений, соответствующих преде..
лам прочности. При уменьшении CKO
рости наrpужения общие деформации
(при одном и том же напряжении) увели..
чиваются в основном за счет возрастания
остаточных и, отчасти, эластических дe
формаций.
Рис. 65. Зависимости между напряжениями cr И
общими деформаЦИЯ\fИ Е при растяжении дpeBe
сины дуба поперек волокон в танrенциальном
направлении (скорость наrpужения v == 0,005
0,01 МПalмин:
1 t == 20 ос, W == 12 %; 2 t == 60 ос , V == 10 %; 3 t
== 60 ос, W == 15 о о; 4 t == 95 ос, W == 1 О %; 5 t ==
60 ос, W> wлн; 6 t = 95 ос, W> Wn"
185
Эти экспериментальные диаrpаммы растяжения удобно аппроксими"
ровать степенной зависимостью вида
cr = cr в( Е: Т '
(100)
rде (j напряжение; Е деформация; о' в и Е в постоянные для данной
кривой величины, соответствующей некоторой фиксированной точке В;
т коэффициент.
Для дуба соrласно рис.65 при Ев ==0,002 cr в У разных кривых имеет
значения O,09 1,42 МПа, а коэффициент т равен 0,73 0,84.
При т= 1 выражение (100) превращается в зависимость между Ha
пряжениями и деформациями линейно упрyrоrо тела, в которой отноше
(j
ние .....J!. равно 10ДУЛЮ упруrости.
Ев
Рис. 66. Зависимости о' Е W при растя
жении древесины березы в танrенциальном
направлении (1 == 200 , v == 0,01 МПalмин)
Наrлядное представление о xa
рактере зависимости "а Е" при раз
ной влажности дают пространствен
ные диаrpаммы, одна из которых по
казана на рис. 66. Обобщенная зави..
симость для семейства кривых: "Ha
пряжение общая деформация" при
разной влажности, но при постоян
ной температуре может быть с дос-
таточным приближением выражена
уравнением
6} МПа
cr = СУН( E Т (1 + удw).
(101)
rдеcrн и EH напряжение и деформация в фиксированной точке кривой
cr = f(E) приWп,н; дW падение влажности т.е. разность между пределом
насыщения клеточных стенок w".H и текущей влажностью W; lп и у KO
эффициенты.
Экспериментами было установлено [71], что при снижении влажно..
сти закрепленноrо поперек волокон стержня из древесины образуются
очень большие квази"остаточные, за ороженные деформации, достиrаю
186
щие БО1Jее половины величины стесненной усушки. Позднее было показа
но, что явление перерождения значительной части упруrих деформаций в
остаточные наблюдается у наrpуженных образцов только при снижении
влажности или температуры, вызывающих увеличение жесткости древеси..
ны, и сделаны соответствующие обобщения [72] Обнаруженные законо
мерности удобно проследитъ на диаrpамме деформирования древесины
(рис. 67). Здесь для наrЛЯДIIОСТИ исходные криволинейные зависимости
«напряжения деформации» при стабильной влажности заменены прямыми
как для линейно упрyrоrо тела. Ломаная линия О 1 2 3 4 5 О OT
ражает слсдующую историю развития деформаций: О 1 сушка древеси
ны от влажности WH до WK, силовых деформаций нет; 1 2 наrpужение
сухой (при и"'к) древесины, силовые деформации достиrают величины, co
ответствующей напряжению 0'2; 2 3 увлажнение древесины при
о' = 0'2 == const, деформации увеличиваlОТСЯ из..за снижения жесткости дpe
весины; 3 4 высыхание древесины при о' == const, дефОР\fаиии не изме
няются, происходит накопление замороженных (остаточных) деформаций;
4 5 разrpузка высушенной древесины, линия разrpузки параллельна ли
нии пarpужения 1 2 и направлена под уrлом, соотвеТСТВУЮЩИ i МОДУЛIО
упрyrости Е1( при конечной влажности; отрезок 1 5 характеризует вели
чину за fороженных деформаций; 5 О увлажнение древесины и снятие
задержанной деформации (редеформация).
Если высушенный при о' == const образец не разrpужая подверrнуть
увлажнению, это отразится линией 4 3; последующая разrpузка образца
(во влажном состоянии) должна
привести к снятию деформаций.
При сушке закрепленноrо об
разца от стеснения усушки, равной
Е = К ДW, возникают напряжения.
Приняв в исходной зависимости
(101) т == 1 и проведя суммирование
приращений напряжений при бес..
конечно малом падении влажности,
получим уравнение
о' (1 J (Е + Е J
СУ = Е: Ell + 2 ytlW == KfJtlW н 2 к ,
cr
L1W
WK
Рис. 67. Диаrpаммз деформирования при
различных условиях наrpужения и изме-
нения влажности (с>..ема)
€
(1 02)
187
rде Ен и Ек модули упрyrости при начальной WH и конечной WK влаж..
ности; K коэффициент усушки; 8W = WH WK .
Зависимость, отражающая рост напряжений при таком процессе,
изображена на диаrрамме кривой (}....6. Как видим, для Toro чтобы достичь
таких же деформаций, как в процессе, отражеННО 1 ломаной ().....1 2 3 , в
этом случае требуются значительно б6льшие напряжения. Разrpузка об
разца, высушенноrо при стесненной усушке, отрезок 7, обнаруживает
весьма большие замороженные деформации, соответствующие отрезку 1
7. Однако они все же меньше тех, которые IОЖНО получить при более низ
ких напряжениях, подверrая древесину наrpужению во влажном состоя
нии, последующей сушке и разrpузке. Поэтому И lенно такая последова
тельность операций принята в технолоrических процессах rнутья и прес
сования древесины.
При нarpужении древесины влажностью (при WH > > WK) схе..
ма изменений напряжений и деформаций будет иметь вид, показанный на
рис. 68, а. Здесь отрезок l сушка до ; 1 2 наrpужение при влажно..
сти Jt;, т. е. (8W = д1fi) до напряжения 0'2' соответствующеrо дефОР lа..
ции Ео; 2 3 сушка при о' = а2 = const ДО влажности WK, общая Деформа..
ция не изменяется и равна во; 3--4 разrpузка при WK. Отрезок 5----4 xapaK
теризует замороженную деформацИIО в' в конце сушки. Зависимость замо
роженных деформаций от текущих значений 8W имеет вид
Boy(L\W дw;)
при L\W. < L\W L\WIC
1 + yL\U'
О при О ДW Д ,
rде у, L\W см. обозначения к (101).
Если не разrpужая древесину при WK, вновь ее увлажнить, то необ
ходимые для поддержания деформации Во = const напряжения определя
ются уравнением
Е/ =
( 1 03 )
O'R = Ew(Bo Ef)'
rде Ew модуль упрyrости при данной влажности W.
На диаrpамме рис. 68,а напряжения о' R на участке 3 2 сохраняются
неизмененными, поскольку вызванное повышением влажности уменьше
ние Ew компенсируется увеличением обратимых (упрyrо эластических)
деформаций Eev = Во Е f. Соrласно (103) при дальнейшем увеличении
влажности деформация в f = О, и на участке 2 происходит релаксация
напряжений о' R , вызванная снижением Ew.
( 104)
188
б Ц8
"3
L1W 3 Ц4
'\::; ...
о 1
20 40 60 t10C
6 Б
2
2
d 7
ЦВ
\о f'\
О е'= coпst е Ц4
to = coпst О 4-
20 O t 'С
J
а- д
Рис. 68. Закономерности изменения напряжений от увлажнения иди нarpевания при по..
СТОЯIIНОЙ деформации:
а схема изменения напряжений 0R и О, при увлажнении древесины; б влияние температу-
ры на напряжения о R при постоянной общей деформации. Кедр, сжатие в танrенциальном на..
правлении, Ео == 0,009 ; в влияние температуры на напряжения а, при постоянной задержан..
ной деформации. Дуб, растяжение в радИ 1ЫIОМ направлении, Е'== 0,007
Если разrpузить древесину при WK и, lIоддерживая е' = const, увлаж
нять ее, возникнут напряжения O'r' определяемые выражением:
(j r = Ew (Е' Е f ).
(105)
На рис. 68,а участок 4----7 отражает рост напряжений о' r от стеснения
редеформации, а участок 7 8 спад напряжений из..за снижения Ew.
Аналоrичные явления происходят и при изменении температуры. На
рис. 68,6,в показаны некоторые результаты опытов, проведенных автором
совместно с З.Б. Щедриной, с насыщенной водой (для исключения усуш
ки) древесиной. Как видно, закономерности, определяемые соотношения..
ми (103), (104), (105), подтверждаются экспериментально. На рис. 68,б,в
цифра IИ обозначены те же состояния, что и на рис. 68,а, полаrая, разуме..
ется, что ИЗ\1еняется не влажность, а температура древесины. Древесина
"запоминает" температуру, при которой происходило ее наrpужение, и за
висимости cr R = f(t) и о' r = /(1) резко изменяют свой характер при Harpe
189
вании древесины выше указанной температуры. Эффект "памяти" у дpeBe
сины связан с временной перестройкой ее наноструктуры ПОД управляю
ЩИfvl воздействием наrpузки при охлаждении или высыхании. Это прояв
ляется при разrpузке в виде задержанных, "замороженных" деформаций.
Наrpевание или увлажнение древесины восстанавливает форму и размеры
объекта или при стеснении возвращения задержанных деформаций вызы
вает появление напряжений.
Обобщая уже рассмотренные rиrpо термомеханические деформации
и учитывая возможность появления усталостных деформаций при цикли
ческих изменениях влажности (температуры) наrpуженной древесины
\10ЖНО записать:
Ehm = Ее + Ev + E/}V + Ее + E/if' (106)
[де Ehm rиrpо механическая деформация; Ее мrновснная, упрyrая дe
формация; Еу кратковременная, эластическая деформация (упруrое по..
следействие); EZw деформация от У fеньшения жесткости наrpУJI\енной
древесины при увлажнении; Ее длительная деформация ползучести;
Е/у деформация rиrроусталости.
Рассматривая одноцикловое изменение влажности наrpуженной дpe
весины можно выделить два случая.
Случай 1. УВ..'1ажнение наrpужение сушка
Ehm = Ее + Еу + Ес = Ееу + Ес,
( 1 07)
rде ЕеУ упрyrо эластическая дефОР fация.
Случай 2. Наrружение увлажнение сушка
E/Jm = Eev + Ел" + Ес .
(108)
в обоих случаях сушка не изменяет величину rиrромеханических
деформаций.
.
При разrpузке обнаруживается остаточная сет..дефОР\1ация (Es), равная:
Es = Е f + Е, ,
( 1 09)
rде Е f замороженная упруrо..эластическая деформация; Er остаточная
деформация ползучести.
Замороженная и остаточная деформация ползучести соответственно
равны:
Е f Ееу, Ееу, = Ем;}
Er Е Са '
rде индексы 1 и 2 означают влажное и сухое состояние древесины.
(11 О)
· от термина set, принятоrо в мировой литературе для обозначения остаточных
деформаций, образующихся в результате сушки древесины
190
(j
Рис. 69. Схема деформаци-
онных превращений дpeBe
сины при изменении ее
влажности
1
2
3
4
На рис. 69 показа
на схема изменения rиr..
ромеханических дефор
маций древесины, коrда
завершены не только
временные, но и влаж..
ностные процессы.
Здесь Q.....l линеаризи
рованная зависимость между напряжеНИЯ IИ и упруrо эластичеСКИ\fИ де..
формаuиями ЕеУ2 древесины в сухом состоянии при кратковременном Ha
rpужении; 1 2 деформация ползучести Ес2; Q.....2 медленное наrpужение
сухой древесины; 1 3 кратковременная влажностно силовая деформация
при увлажнении E/w; 3 деформация ползучести влажной древесины
ЕС! . Разrpузка образца в сухом (2 5) и влажном (4----6) состоянии обнаружи
вает остаточные деформации ползучести, соответственно равные отрезкам
Q..... 5 и (Ц).
Если нarpуженная влажная древесина (после процесса 2-4 или 0-4)
подверrается сушке, общая rиrpомеханическая деформация ( ') не изме
няется. После разrpузки в сухом состоянии возвращаются упруrо..
эластические деформации ЕеУ2 (8--4') и остаются сет деформации Е! ( 8).
Они включают замороженные деформации Е f = Е/к. (Q.....7) и остаточные де..
формации ползучести Е,! (отрезок 7 8, равный отрезку 3-4).
Аналоrичные закономерности проявляются и при термо..
механических деформациях. Как показали проведенные r.А.rорбачевой
(МrY Л) эксперименты, древесина способна запоминать и вид наrрузки,
управляющей образованием замороженных деформаций. При наrpевании
охлажденноrо наrpуженноrо образца ero размер из за снятия заморожен
ных деформаций растяжения или сжатия уменьшался или увеличивалея.
Так проявлялась деформационная память древесины на температуру при
соответствующем виде наrpузки.
Возможно последовательное образование влаrозамороженных и Tep
\fозамороженных деформаций при сушке и охлаждении наrpуженной дpe
весины. При одновремеНIIО f воздействии температуры и влажности Ha
блюдается усиливающийся (синерrетический) эффект.
".
,. ,
, ,
/" I
,.
,
,.
.-'
,.
"
",.
,,"1
" I
.,." f
.,. I
,
I
J
,
"
."
,
о
5
6
7
8
4'
Е
191
Опыты мrул (r.A. fорбачева, в.п. rалкин, П.А. Аксенов) свиде
тельствует о том, что наложением влаrо и термозамороженных деформа
ций можно исправлять дефект сушки шпона, ero волнистость.
Предварительные исследования ИК спектров древесины, проведен..
ные мrул (в.п. rалкин, П.А. Аксенов) совместно с ИФТТ РАН (А.В. Ба
женов), показывают, что при замороженных деформациях наибольшие из
менения происходят, rлавным образом, в целлюлозном каркасе древесины.
При мноrократных циклических изменениях влажности наrpужен..
ной древесины жесткость (и прочность) древесины снижается, т. е. проис
ходит явление r и f р О У с т а л о с т и . Это явление было экспериментально
исследовано в начале 90..х ff. автором совместно с Н.В. Скуратовым и
Л.В. Поповкиной при растяжении в танrенциальном направлении поперек
волокон древесины ели. Уже после шести циклов увлажнения ушки сам..
плитудой 8 % (от 20 о о до 12 0/0) при напряжениях 1,2 МПа модуль упруrо
сти снизился примерно на 30 00.
В 1960 [. австралийские ученые л. ApMcTpOHr и Р. Кинrстон обна..
РУЖJ-JЛИ эффект увеличения проrиба наrpуженных образцов древесины при
циклических изменениях ее влажности, который позднее был назван "ме..
хано..сорбционной ползучестью". На ca 10M деле этот эффект вызван, в ос..
новном, rиrpоусталостью древесины. Остающиеся после такой "трениров"
ки" древесины сет деформации включают остаточные деформации ползу
чести, замороженные деформации от одноцикловоrо изменения влажности
и деформации от rиrpоусталости.
l'Iспользование рядом исследователей: А. PaHTa Mayнyc, Т. Морен и
др. понятия о механо сорбционной ползучести для объяснения мехаНИЗ\fа
развития сушильных напряжений в одноцикловых процессах не обоснова..
но. Применяеl\1ЫЙ И fИ эмпирический коэффициент, снижающий расчет
ную величину сушильных напряжений, обусловлен образованием заморо..
)кенных деформаций.
Реолоrические свойства древесины и особенности ее деформирова
ния при различной последовательности силовых, влажностных и темпера
турных воздействий учитываются при разработке режимов fидротермиче..
ской и механической обработки, консервирования, модифицирования дpe
весины, создании новых «интеллектуальных» древесных композитов.
27. Длительная прочность и сопротивление усталости
древесины
Способность древесины сопротивляться разрушению от длительно
действующих и периодически изменяющихся наrpузок явилась предметом
мноrочисленных исследований в связи с ПРИ fенением древесины в строи
тельных конструкциях. Поскольку эти свойства зависят от фактора BpeMe
ни, их также можно считать реолоrичеСКИ IИ.
192
Прочность древесины пр" длительных постоянных наrрузках.
Исследованию прочности древесины при длительно действующих наrpуз..
ках и ее связи с возникающими при наrpужении деформациями посвящены
работы Ф.П. Белянкина, Ю.М. Иванова, н.л. Леонтьева, П.Н. Хухрянско
ro, В.Н. Быковскоrо, В.Ф. Яценко, Б.И. OrapKoBa и дрyrих отечественных,
а также ряда зарубежных авторов (л. ApMcтpoнr, r. Христенсен, Р. Кинr-
стон, Р. Дэвидсон, Ф. Кольман, Р. Пентоней, А. Шнивинд И др.). Целью
большинства исследований явилось установление величины предела проч
ности при длительном действии нarpузок в направлении вдоль волокон.
Характер изменения прочности древесины в зависимости от времени дей
ствия наrрузки отражает кривая, асимптотически приближающаяся к пря
мой, соответствующей напряжению, lIазываем:ому п р е Д е л о м д о л r о
в р е м е н н о r о с о про т и в л е н и я (рис. 70). В среднем для всех видов
напряжеllllоrо состояния предел долrовременноrо сопротивления COCTaB
ляет ПрИl\lерно 0,54>,6 величины предела прочности при кратковременных
статических испытаниях.
б
бд.с
Рис. 70. Зависимость прочности древесины
ОТ продо;JжителыIстии действия постоянной
наrpузки
о
Время
..
се
н.л. Леонтьев предложил YCTa
навливатъ предел прочности при лю
бой заранее заданной продолжитель
ности наrpузки по формуле
(j t = (j СТ + a{lg t СТ 19 't ), ( 111 )
rде ат предел прочности при данной продолжительности действия Ha
rpузки, МПа; аст предел прочности при стандартных испытаниях, МПа;
"[СТ время.. потр бное для разрушения образца при стандартных испыта..
иия; а поправочное число, МПа.
Значения аст И а для различных пород и видов действия сил приве
дены в РТМ [27]. Расчеты по формуле (111) показывают, что, например,
для древесины сосны при изrибе ПОД действием постоянной наrpузки в Te
чение 3 лет предел прочности составит 0,61 предела прочности при крат..
ковременных испытаниях.
Ю.М. Иванов использовал для обобщения имеющихся данных о
влиянии времени наrpужения на прочность древесины разработанную
акад. С.Н. Журковым и ero последователями кинетическую теорию проч
НОСТИ твердых тел. Это позволяет объяснить разрушение древесины разви
вающимся во времени процессом накопления повреждений, происходящих
на молеКУЛЯРНО!\-f уровне. Снижение прочности древесины при длительном
действии наrрузки учитывается при расчете строительных конструкций.
193
Прочность древесины при псременных наrpузках. Некоторые
деревянные конструкции во время эксплуатации подверrаются воз
действию переменных по величине и направлению, Т. е. вибраIlИОН
ных, наrрузок. Частота колебаний при этом обычно менее 50 rц. При
таких низкочастотных механических воздействиях состояние дpeBe
сины изменится.из за повреждений на молекулярном уровне. Вслед
ствие большоrо количества перемен (циклов) наrрузки эти повреж
дения накапливаются и ПрИ водят К разрушению древесины, даже ec
ли величина напряжений сравнительно невелика. Указанное явление
называют у с т а л о с т ь ю древесины.
По характеру изменения величины и знака напряжений ЦИКЛЫ MOryT
быть СИl\lметричными и асимметричными: знакопеременными и знакопо
стоянными в TO { числе отнулевыми.
Испытания древесины на усталость проводят на специальных маши
иах, поддсрживающих заданный закон наrружения. В момент разрушения
образца по счетчику определяют общее число ЦИКЛОВ. Испытывают не..
сколько серий образцов при различной величине напряжений цикла и
строят кривую усталости, напоминающую кривую длительноrо сопротив..
пения (рис. 70), только в этом с..lучае по оси абсцисс отложено не время, а
число циклов. Со снижением величины напряжения кривая асимптотиче
ски приближается к ПрЯ\10Й, параллельной оси абсцисс. Ординатой этой
прямой является напряжение, носящее название n р е Д е л а в ы н о с л и
вости.
В опытах К.К. СИ\1инскоrо и др. испытания древесины на усталость
проводились на образцах круrлоrо сечения, подверrавшихся переменному
изrибу при ВРdщении. По данным акад. Ф.П. Белянкина средняя величина
предела выносливости для древесины равна ПрlL'\Iерно 0,2 статическоrо
предела прочности.
у сталостные испытания древесины с учетом ее анизотропии провел
А.А. Поздняков на клееных образцах из березовоrо шпона с параллельным
расположением волокон (параллельная фанера). Отношение предела вы..
носливости К пределу прочности при растяжении вдоль волокон парал..
лельной фанеры из березовоrо шпона составляет около 1/3, поперек воло..
кон примерно 1/2.
Обычно определяют о r р а н и ч е н н ы й п р е Д е л в ы н о с л и
в о с т и д..1Я заданноrо числа циклов. Число циклов, или база усталостных
испытаний, задается при этом из условий работы fатериала в той или иной
конструкции. Н.М. Фиrypнов проводил усталостные испытания древесины
для мостов на скалывание вдоль волокон при иесимметричном отнулевом
цикле. База испьпаний равнялась 5 МЛН. циклов. Отношение оrpаниченно
194
ro предела выносливости к статическому пределу прочности при скалыва..
нии ВДОЛЬ волокон (сосна) составляло при 10 % ной влажности 0,25 и
уменьшилось при 42 % НОЙ влажности до 0,17.
По данным А.Ю. Педдера изменение частоты колебаний от 1 до
50 rц не отражалось на величине предела выносливости. С повышение 1
частоты колебаний до 100 [ц предел выносливости, как и следовало ожи..
дать, увеличивался.
28. Ударная вязкость, твердость и износостойкость
древесины
Показатели указанных технолоrических и эксплуатационных свойств
определяют при механически испытаниях мноrих материалов. Для древе..
сивы методы этих испытаний стандартизованы.
Ударная вязкость древесины. Способность древесины поrлощать
работу при ударе без разрушения определяется при испьпаниях на изrиб.
Чем больше величина работы, потребной для излома образца древесины,
тем выше ero вязкость. Если древесина хрупкая, для разрушения образца
необходимо затратить меньшую величину работы.
Испытания проводят, используя такие же образцы, как и на статиче
ский изrиб. Однако в этом случае применяют специальную испытательную
машину маятниковый копер с запасом энерrии 100 Дж. Схема испытаний
показана на рис. 71. Образец располаrают так, чтобы он был прижат ради..
алъной поверхностью к rоризонтальных опорам и удар маятника пришелся
бы на середину длины образца. Опоры и боек маятника имеют закруrления
радиусом 15 мм.
в исходном положении \1а..
ятник обладает запасом знерrии,
определяемым высотой ero подъе
ма Hl. При падении маятник oд
ним ударом разрушает образец и
поднимается на меньшую высоту
Н2. При этом расходуется часть
энерrии, которую можно опреде..
лить по разнице высот Нl и Н2. По
шкале копра отсчитывают работу Q,
затрачеIПIYЮ на разрушение образца при изломе.
Ударную вязкость, дж/см2, вычисляют по формуле
-".
..........
""'....
..........
..........;:.....
,\.- ......
' I
'i'" I
:х: F
....3 ,/, /
'1 -1:,
I n::20
l
:i"
.......-------,..... ....
Рис. 71. Схема испытаний древесины на
ударную вязкость при изrибе
195
A=iL
W bh'
rде Q работа затраченная на излом образца при данной влажности, Дж;
Ь ширина образца, см; h высота образца, см.
Поправочный коэффициент на влажность для всех пород равен а. == 0,02.
Показатели ударной вязкости для расчетов конструкций не исполь
зуются, они служат лишь для сравнительной оценки качества древесины.
Вязкая древесина с высоким сопротивлением ударному изrибу имеет за
щепистый излом, в то время как хрупкая древесина раковистый.
Значения показателей ударной вязкости основных пород даны в
табл. 40. Древесина лиственных пород имеет ударную вязкость в среднем в
2 раза (мяrкие в 1,5, твердые в 2,5 раза) большую, чем древесина хвойных
пород.
При радиальном изrибе древесина хвойных и кольцесосудистых по..
род имеет показатели на 2 50 % больше, ЧС f при стандартизованНО\1 тан..
rенциальном изrибе.
(112)
40. Ударная вязкость древесины
у даfНая вязкость, Ударная вязкость, Дж!с ". 2 ,
Дж/СМ , при влажности, при влажности, %
Порода % Порода
12 30 12 30
и более и более
Лиственница 5,3 4,9 Ясень 8,9 7,4
Сосна 4,1 3,5 Осина 8,5 7,2
Ель 3,9 3,3 Бук 7,6 6,5
Кедр 3,1 2,6 Дуб 7,6 6,5
Пихта сибир.. 3,2 2,7 Клен 7,6 6,5
ская
Акация бе fJая 19,0 16,1 Орех rpецкий 7,4 6,3
fруша 11,6 9,8 Липа 5,8 4,9
rраб 9,9 8,4 ОЛЬХd 5,2 4,3
Береза 9,3 7,8 Тополь 3,9 3,3
Вяз 9,3 7,8 I
При испытаниях по описанной стандартной методике скорость при
ложения наrрузки 5 6 м/с. Сопротивление ударному изrибу таких же об
разцов древесины при значительно более высоких скоростях (до 200 м/с),
по данным В.В. Памфилова (БрТИ), резко возрастает.
Твердость аревесины. Это свойство древесины характеризует ее
способность сопротивляться вдавливанию тела из более твердоrо м:атериа
ла. Испытания на с т а т и ч е с к у ю т в е р д о с т ь проводят на торцовой,
радиальной и танrенциаJIЬНОЙ поверхностях образца древесины путем
вдавливания сталъноrо индентора (пуансона). Образцы изrотовляют в
форме прямоyrольной призмы сечением 50х5О мм и ДЛИНОЙ вдоль волокон
не менее 50 ММ.
ДЛЯ испытаний на твердость используют такое же приспособление,
как для сжатия поперек волокон, но с пуансоном, полусферический HaKO
нечник KOToporo имеет радиус r == 5,64 мм (рис. 72). Вдавливание пуансона
проводят за 1 2 мин на rлубину 5,64 мм, что устанавливается по показани..
ям индикатора. В конце наrружения по шкале сило
измерителя машины отсчитывают наrpузку Р. После
испытания в древесине остается отпечаток, площадь
проекции KOToporo при указанном радиусе полусфе..
ры составляет 100 мм2.
196
2
р
1
Рис. 72. Схема испытаний древесины на статическую ТВep
дость:
J образец; 2 nyансон с полусферически\.f наконечником; 3 ИН
дикатор часовоrо типа
Статическую твердость образца, н/мм2, опре..
деляют по формуле
H, = Р2. (113)
1tr
Если наблюдается раскалывание образцов, то пуансон вдавливают на
rлубину 2,82 мм, и тоrда твердость определяют по формуле
Н'С 4Р (114)
w 31tr2 .
В обоих случаях определяют не давление и не напряжение, измеряе..
мое в Па, а некоторый условный показатель величину усилий, приходя
щихся на единицу площади проекции отпечатка. Пересчетный коэффици
ент на влажность равен 0,03.
Статическая твердость торцовой поверхности выше, чем боковых
поверхностей у хвойных пород в среднем на 40 %, а у лиственных на
30 %. У большинства пород различия между твердостью радиальной и TaH
rенциалъной поверхности практически нет. Однако у пород с хорошо раз
витыми сердцевинными лучами (дуб, бук, ильм) твердость радиальной по
верхности на 5 10 % выше твердости танrенциальной поверхности. Сред..
иие показатели для основных пород приведены в табл. 41.
197
41. Статическая твердость древесины
Порода Твердость, Н/мм2, древесины на поверхности
ТОРЦОВОЙ раДИ3..1ЪНОЙ тантенциальной
Влажность, %
12 30 и более 12 30 и более 12 30 и более
Листвеll 42,0 20,1 31,5 14,8 I 33,4 15,7
ница
Сосна 28,4 13,2 22,5 10,6 23,2 10,9
Пихта си 27,4 12,9 15,1 7,1 14,2 6,7
бирская
Ель 25,3 12,0 17,5 8,2 17,8 8,5
Кедр 21,6 10,3 14,8 7,0 15,4 7,2
Акация 94,2 56,2 58,9 39,6 75,9 45,4
белая
rраб 88,4 52,5 75,9 45,2 78,1 46,4
Ясень 78,3 46,8 57,1 34,1 65,1 38,9
rруша 77,0 46,1 57,7 34,5 58,9 35,2
Клен 73,8 44,1 54,1 32,3 57,4 34,3
Дуб 66,5 39,2 54,5 32,6 47,5 28,4
Бук 65,1 38,7 53,2 31,7 49,5 22,5
Вяз 54,7 32,7 41,2 24,6 41,1 24,6
Береза 46,3 27,5 35,9 21,5 32,1 I 19,2
Ольха 39,2 23,5 26,5 15,9 28,2 16,8
Осина 25,8 15,4 18,7 11,2 19,6 11,7
Тополь 26,7 15,9 18,5 11,0
Липа 25,0 15,0 16,7 10,0 17,4 10,4
Все отечественные породы по твердости торцовой поверхности дpe
весины при влажности 12 % можно разделить на следующие три rpуппы:
мяrкие (твердость 40 Н/M f2 И менее), твердые (41 80 Н/мм2) и очень TBep
дые (более 80 Н/мм2). К последней rруппе, кроме указанных в табл. 41
акации и rpаба, относятся береза железная, rлоrовина, КИЗИЛ, самшит, же
лезное дерево, тис, хмелеrраб, фисташка.
По СТ СЭВ 1263 78 лиственные породы делятся на мяrкие (TBep
дость древесины 49 H/ 1 12 и менее) и твердые (твердость 50 ИIMl\12 И более).
В млти (B.r. Санаев) была определена твердость древесины на
участках rораздо меньших, чем при стандартных испьпаниях. Измерялось
давление на древесину при вдавливании индентора радиусом 60 мкм под
наrpузкой 0,3 Н в течение 1,5 мин (rлубина вдавливания была разная). Не..
которые результаты этих исследований приведены в табл. 42. Как и следо
вала ожидать, поздняя древесина, особенно у хвойных пород, имеет значи..
телъно большую твердость, чем ранняя древесина.
198
42. Микротвердость древесины на радиальной поверхности
Порода участок Микротвердость, Порода, участок Микротвердость,
измерения МПа измерения МПа
Лиственница:
ранняя зона
поздняя зона
Сосна:
ранняя зона
поздняя зона
Ель:
ранняя зона
поздняя зона
Дуб:
20,1 ранняя зона 52,4
134,2 поздняя зона 92,7
сердцевинные лучи 75,0
20,6 Бук:
105,4 ранняя зона 57,0
сердцевинные лучи 84,2
18,0 Орех rpецкий:
111,0 ранняя зона 57,0
поздняя зона 84,1
для определения у Д а р н о й т в е р д о с т и ПРИ Iеняется CTaHдap
тизованный метод Л.Х. Певцова. Мерой твердости служит величина отпе..
чатка, остающеrося на исследуе ой поверхности древесины после сбрасы
вания на нее стальноrо шарика. Образцы изrотовляют в виде прямоyrоль
Horo бруска размерО 1 20х20 мм и длиной 150 ММ. Используя установку,
описание которой дано в пособии [70], сбрасывают шарик диаметром
25 мм с высоты 500 мм на радиальную поверхность образца в трех точках.
Расстояние между цеНТР(L\1И отпечатков должно быть примерно 40 M f. OT
печатки имеют овальную форму, больший диаметр d} направлен поперек
волокон, меньший d2 вдоль волокон.
Ударную твердость образца, дж/см2, вычисляют по формуле
Hiv = 4Gh , (115)
'ltd. d 2
rде G вес шарика, Н; h высота падения, м; d1 И d2 диаметры оmечатка, см.
Ударная твердость радиальной поверхности древесины некоторых
пород приведена в табл. 43.
43. Ударная твердость древесины
Ударная твердость, У да ная твердость,
Порода Д)к/см2, при влажности, Порода Д)к/СМ , при влажности,
% %
12 30 и более 12 30 и более
Лиственница 0,90 0,68 Акация белая 1,21 0,96
Ель 0,73 0,56 Бук 0,96 0,79
Сосна 0,72 0,55 Береза 0,80 0,67
Пихта кавказская 0,65 0,50 Осина 0,73 0,62
Кедр 0,62 0,47 Тополь 0,68 0,57
ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ древеСIIНЫ. Так называется способность древеси
ны сопротивляться износу, т. е. постепеННОl\1)' разрушению ее поверхност..
.....
ных зон при трении от воздеиствия аоразивных элементов или микронеров
199
ностей более твердоrо тела. Первый ВИД износа наблюдается ПОД воздейст"
вие!\1 песка и дрyrих абразивных частиц при истирании полов, палуб и т. д.;
второй в трущихся частях машин (вкладыши подшипников, оси и пр.).
Для первоrо случая износа в ЦНИИМОДе разработан стандартный
метод (rOCT 16483.39 81) испытаний. Используется испытательная ма..
шина (рис. 73), обеспечивающая истирание древесины прижимаемой к ней
шлифовальной шкуркой при возвратно..поступательном движении образца
с одновременным ero поворотом. Образцы имеют форму призмы размера..
ми 50х50х20 мм (последний размер по высоте образца). На отдельных об
разцах испытывают износостойкость поверхностей поперечноrо, таиrеи..
циальноrо и радиальноrо разрезов.
Рис. 73. Схе\-,а машины для испьпания дpeBe
сины на истирание:
/ стоп; 2 диск; 3 rруз; 4 абразивная шкурка;
5 стойка; 6 ось; 7 образец; 8 шпилька; 9
стойка; / О храповой механизм; // приспособ
Jlение для крепления образца
Измеряют высоту и массу образца
после 400 возвратно по ательных
движений. Показатель истирания (, IM,
ВЫЩfСЛЯЮТ по формуле
h т} т2
t=
,
т}
(116)
rде h высота образца до испытания, мм; т1, пZ2 1\faCCa образца COOTBeт
ственно до и после испытания, r.
В табл. 44 приведены данные ЦНИИМОДа об износостойкости дре..
весины некоторых пород.
Порода
44. Износостойкость древесины некоторых пород
Район произраста
иия
Лиственница
Сосна
Ель
Пихта
Ясень
Береза
Иркутская обл.
11ркyrская обл.
Иркутская обл.
Иркутская обл.
Татарстан
Архаиrельская обл.
п о казатель нсти ания, \iM, пове хности аз еЗОБ
поперечноrо радиальноrо танrеНЦИ lЬ
Horo
0,07 0,17 0,14
0,12 0,31 0,28
0,18 0,24 0,24
0,18 0,26 0,30
0,09 0,17 0,14
0,13 0,26 0,29
Из табл. 44 следует, что износ боковых поверхностей значитеThНО
больше, чеl\f поверхности поперечноrо разреза. С повышением плотности и
200
твердости древесины износ уменьшается. У влажной древесины износ
больше, чем у сухой.
Аналоrичным образом влияют указанные факторы и на износ дpeBe
сины в трущихся qастях машин. Для определения износостойкости дpeBe
сины в этом случае можно использовать метод Н.Н. Суродейкина. Непод"
вижно закрепленный образец древесины подверrается истиранию вра..
щающейся втулкой из закаленной инструментальной стали, прижимаемой
к образцу с определенным усилием. Показателем износа служит объем,
получающейся в образце лунки после определенноrо числа оборотов исти..
рающей втулки.
29. Способность древесины удерживать крепления, rнуться
и раскалываться
в даНII)'IО rpуппу входят своеобразные технолоrические свойства
древесины; методы испытаний двух из указанных свойств стандатизованы.
Способность древесины удерживать крепления. Уникальное
свойство древесины удерживать rвозди шурупы, скобы, костыли и друrие
крепления имеет важное практическое значение. При забивании rвоздя в
древесину происходит частичное разрушение ее и возникают упрyrие дe
формации ПРИ\1ыкающих к нему областей. На боковую поверхность rвоздя
со стороныI дефор ированной древесины оказывается давление, которое
вызывает трение, удерживающее rвоздь.
Соrласно разработанному ЦНИИМОДО 1 стандартному методу
(rOCT 16483.33 77) сопротивление, оказываемое древесиной выдерrива
нию rвоздя или шурупа, определяют следующим образом. В образец
древесины, И lеющий форму бруска сечением 50х50 мм и длиной 150 ММ.
забивают rвозди или ввинчивают шурупы по схеме, показанной на
рис. 74,а. Для испытаний применяют rвозди диаметром 2,0 мм и шурупы
диаметром 4,0 мм, длиной не 1eHee 50 ММ. rлубина забивания rвоздей 30 +
1,0 ММ, ввинчивания шурупов 20 :t 1,0 мм. Шурупы ввинчивают в
предварительно высверленные на rлубину 16 + 1,0 M ' отверстия. Образец
с rвоздями (шурупами) размещают в приспособления, как показано на рис.
74,6. Выдерrивание rвоздей (шурупов) проводят при равномерной
скорости перемешения захвата испытательной машины за 1 3 мин.
Зафиксировав максимальную нarpузку Ртах, Н, вычисляют удельное
сопротивление выдерrиванию rвоздей (шурупов), Н/мм, по формуле
д = Р"", , (11 7)
1
rде 1 rлубина забивания (ввинчивания) rвоздя (шурупа), мм.
Рис. 74. Испытание древесины на способность
удерживать rвозди и шурупы:
а образец; б приспособление для выдерrивания
rвоздей и шурупов: 1 клещи для захвата ШЛЯПКИ
rвоздя (rОJlОВКИ шурупа); 2 образец с rвоздями
(шурупом); 3 скоба для крепления образца
201
O
.50
СО
Сопротивление выдерrиванию
rвоздей прежде Bcero зависит от направ"
пения. Так, по данным С.Н. Рыкунина
(МЛТИ), усилие, неоБХОДИ lое дЛЯ BЫ
дерrивания rвоздя, забитоrо в торец об..
разцов из древесины дуба, сосны, оси
ны, ольхи И ели, на 1 50 о о меньше
усилия, прилаrаемоrо к rвоздю, забито
му поперек волокон; сопротивление BЫ
дерrиванию rвоздей, забитых в радиаль..
НО\1 и тaнrенциалъном направлении,
практически одинаково.
е повышением плотности сопро
тивпение древесины вы;{ерrиванию rBo
здя или шурупа увеличивается; так,
вдавливание и выдерrиванис rвоздей из
древесины rpаба (плотность 730 Kr/M3)
требует усилий примерно в 4 раза боль..
ших, че 1 для древесины сосны (ПJIОТ
ность 440 Kr/f\13).
Чем выше влажность древесины, тем меньше усили для забивания
rвоздя. Забитый в сырой образец rвоздь выташить после высыхания дpeBe
сины леrче, чем rвоздь, забитый сразу в сухую древесину. Это объясняется
тем, что в первом случае часть упрyrиx деформаций переходит в заморожен
ные, остаточные и трение, удерживающее rвоздь в древесине, снижается.
Усилия, необходимые для выдерrивания шурупов, при прочих paB
ных условиях, БО:Iьше, че l rвоздей, так как в этом случае к трению при..
соединяется сопротивление волокон перерезанию и разрыву. Для шурупов
одинаковоrо с rвоздями диаметра, но вдвое меньшей длины, это усилие
оказалось в 2 раза больше [56].
Способность древесины rнуться. Технолоrическая операция rнутья
древесины основана на ее способности сравнительно леrко деформиро"
ваться при действии изrибающих усилий. Предельная деформация, после
достижения которой наступает разрушение древесины, у разных пород
различна. Для оценки способности древесины принимать заданную форму
при заrибе стандартноrо метода пока нет. Однако известен [56] следую
202
щий метод: образец в форме бруска размерами 10хЗОх500 мм последова..
тельно заrибают на сменных шаблонах У\fеньшающеrося радиуса до ПОЯВ
ление в образце явныIx следов начала разрушения (отщеп, складка, излом).
Радиус последнеrо шаблона, на котором произошло разрушение образца,
характеризует способность древесины к заrибу. Более высокой способно
стью К заrибу отличается древесина кольцесосудистых пород дуба, ясеня
и др.. а из рассеяннососудистых бука; хвойные породы обладают MeHЬ
шей способностью к заrибу. rнyrью подверrают древесину, находящуюся в
HarpeтoM и влажном состоянии. Это увеличивает ее податливость и позволя..
ет, вследствие образования з \{ороженных дефОР fаций при последующе 1
ОХJIаждении и сушке под наrpузкой, зафиксировать новую форму дета..1И.
Способность древесины раскалываться. Раска.jlыванием древеси..
ны принято называть разделение ее вдоль волокон под действием наrруз..
КИ, переданной через КЛИН.
ДЛЯ испытаний древесины на раскалывание используют стандарти
зованную методику, при меняя образец с заранее выпиленным клиновид"
ным вырезом. На рис. 75 изображен образец для раскалывания В танrенци"
альной плоскости. Такой же образец, но с rодичными слоями, направлен
ными на торце ВДОЛЬ высоты, применяется для раскалывания в радиальной
плоскости. До испытаний измеряют шири..
ну образца на уровне линии раскалывания,
затем на образец надевают подвижные за
XBarbI (стремена). Образец наrpужают с по..
стоянной скоростью так, чтобы разрушение
произошло через 1 2 мин.
Рис. 75. Образец для испытания древесины на pac
калывание
Сопротивление раскалыванию, Н/мм,
вычисляют по фОРl\fуле
Sw = Ртах, (118)
а
rде Ртах разрушающая нarpузка, Н; а ширина образца, мм.
Показатели, характеризующие сопротивление раскалъmанию дpeBe
сины некоторых пород, приведены в табл. 45.
Следует заметить, что, как показал r.A. Вильке, определенные по
описанной выше методике показатели условны, в расчетах их применять
нельзя. Они приrодны ЛИШЬ для сравнительной оценки этоrо свойства дpe
весины у разных пород. Сопротивление раскалыванию у древесины лист
венных пород, особенно с хорошо развитыми сердцевинными лучами (дуб,
бук) в танrенциалЬНОl\I направлении больше, чем в радиальном. У хвой..
203
ных ПОРОД эта разница меньше (или совсем отсутствует). В среднем сопро
тивление раскалыванию у древесины лиственных пород больше, чем у
хвойных.
45. Сопротивление древесины раскалыванию
Порода СОПРОТИВ.аение раскалыванию, Н/мм
в радиальной плоскости в тaнrенциа.,'1ЬНОЙ плос
ПРИ влажности, % кости при влажности, %
12 30 и более 12 30 и более
Л иствеllница сибирская 13,4 8,3 13,3 8,2
Сосна 11,5 7,2 11,3 7,1
Ель сибирская 9,7 5,7 9,3 5,8
Пихта сибирская 7,4 4,6 9,0 5,6
Акация белая 20,9 13,0 27,2 16,8
Клен ПО.:Jевой 22,6 14,0 27,4 17,0
Ясень 22,2 13,6 23,0 14,2
[раб 21,0 13,0 28,2 17,6
Бук 16,7 10,4 25,2 15,7
Вяз 16,7 10,4 18,2 11,2
Дуб 16,6 10,3 22,5 14,0
Береза 16,5 10,3 20,6 12,8
Липа 14,6 9,0 17,9 11,4
Ольха 14,1 8,7 17,0 10,6
Осина 11,5 7,2 15,5 9,6
Тополь 10,0 6,1 13,1 8,1
Способность древесины раскалываться рассматривается как положи
тельное свойство при заrотовке колотых сортиментов (клепка, rOHT, дpaH
ка, спицы и пр.) и как отрицательное при забивке rвоздей, костылей, скоб,
ввинчивании шурупов.
30. Удельные характеристики '1еханических свойств
древесины
Для сравнительной оценки качества древесины применяют удельные
характеристики механических свойств, представляющие собой показатели,
отнесенные к единице плотности.
В табл. 46 представлены удельные характеристики прочности, жест
кости, ударной вязкости и твердости древесины при влажности 12 00 При
исчислении удельных характеристик показатели прочности, КПа, и жест
кости (модуль упруrости при сжатии вдоль волокон), МПа, ударная вяз..
кость при изrибе, Дж/см2, и твердость, Н!см2, были разделены на плот
ность, кт/мз.
Удельная прочность при сжатии и статическом изrибе у хвойных по
род оказывается выше, чем у лиственных. Значительно выше у хвойных
204
пород и удельная жесткость (особенно у древесины ели и пихты) По oc
тальным свойствам удельные характеристики у древесины лиственных по
род выше, чем у хвойных.
46. Удельные характеристики механических свойств древесины
Проч Проч Проч.. TBep Жест
ность при ность при ность при Ударная дость кость
Порода сжатии статиче скалыва.. вязкость торцовой
при изrибе вдоль во..
вдоль BO СКОМ из нии вдоль поверх .. локон
локон rиое волокон. ности
Хвойные:
Листвен 98 169 14,7 81 . 1 O 6,6
ница
Сосна 97 172 14,8 83 . 1 O 5,7 24,6
Ель 100 178 15,5 90 . 10--4 5,8 33,3
Кедр 97 169 15,6 74.10-4 5,1
Пихта си 104 183 17,1 80 . 10-4 7,5 29,3
бирская
В среднем 99 176 15,5 81 . 1 O 6,1 29,0
Лиственные:
Дуб 83 156 16,2 1 1 3 . 1 0--4 9,8 21,0
Ясень 87 181 20,0 132 . 1 0-4 1] ,8 22,8
Бук 82 162 17,2 122 . 1 0-4 9,1
Береза 87 174 16,2 151 . 1 0--4 7,5 26,1
Липа 92 177 17,0 1I 9 . 1 0---4 5,2
Ольха 85 155 17,2 102 . 1 0--4 7,7 25,8
Осина 86 157 15,2 1 74 . 1 0--4 5,3 26,3
В сре..:!не\1 86 166 17,0 130. 10 8,1 24,5
* Средняя для радиальноrо и танrенциальноrо направлений.
Удельные характеристики древесины имеют особое значение, коrда
от изделия или конструкции требуется выIокая прочность и жесткость при
малой массе (например, в транспортном машиностроении, авиа.. и cyдo
строении, строительстве и Т. д.), при отборе древесины для производства
l\1УзыкаJIЬНЫХ инструментов и в дрyrих случаях.
По удельной прочности древесина вполне конкурентоспособна с
дрyrими современными материалами, а по удельной жесткости (вдо..1Ь 80"
локон) во MHoro раз превосходит полимеры. Так, наПРИ lер, удельная
прочность при растяжении древесины сосны равна 206, а дюралюминия
15 175, стеклопластика 263; удельная жесткость древесины сосны (вдоль
волокон) 24,6, а полиакрилатов 3,3, капрона 1,3.
205
31. Характеристики древесины как конструкционноrо
материала
Рассмотренные в предыдущих параrpафах показатели механических
свойств относились К малым образцам чистой древесины. Элементы дере..
вянных констрУКЦИЙ И детали изделий имеют обычно значительно боль
шие размеры и содержат поро:ки древесины. Отечественные (r.r. Карлсен,
Е.М. Знаменский, А.Н. Флаксерман, Л.М. Перелыrин, А.Б. rубенко, В.Н.
Быковский, Е.И. Савков, ю.с. Соболев [62], Л.М. Ковальчук [33] и др.) и
зарубежные [62] ученые исследовали влияние различных факторов на Ma
териал, используемый в цельнодеревянных и деревянных клееных конст..
рукциях (ДКК). При проектировании деревянных конструкций соrласно
.
строительным нормам и правилам СНиП II..25 80 в расчетах используют
не пределы прочности малых образцов древесины, а в несколько раз
меньшие показатели р а с ч е т н ы е с о про т и в л е н и я. Они учиты
вают большие размеры элементов конструкций, наличие пороков древеси..
ны, изменчивость ее свойств, длительность действия наrpузки и друrие
факторы.
В табл. 47. приведены значения расчетных сопротивлений для древе..
сины сосны И ели. В СНиП указаны требования к прочности конструкци"
онной древесины каждоrо сорта.
47.Расчетные сопротивления древесины сосны и ели
Расчетные сопротивления, МПа, для сортов
Вид напряженноrо состояния древесины
1 2 3
Изrиб, сжатие ВДОЛЬ волокон 1 16 13 15 8,5 15
Растяжение вдоль волокон 10 7
Сжатие поперек волокон 1,8 1,8 1,8
Местное смятие поперек волокон З 3 3----4
Скалывание вдоль волокон 1,8 2,4 1, 2,1 1 ,6 2, 1
Скалывание поперек волокон 1,0 0,8 0,6
Базисные показатели, представленные в таблице, умножаlОТ на ряд
коэффициентов, учитывающих породу, состояние материала и условия ero
работы в конструкциях.
Если наrpузка приложена к элементу конструкции, находящейся в
условиях повышенной влажности, то расчетное сопротивление R умножа
ЮТ на снижающие коэффициенты 0,75.....(),9, а влияние повышенной темпе..
ратуры учитывают коэффициентами 0,8 ]. в том случае, коrда действуют
кратковременные (ветровая, сейсмическая) наrрузки, расчетное сопротив
ление умножают на коэффициенты больше единицы (1 ,2 1,6); совместное
.
Ныне включены в СТО 3655450 1..002 2006, Ф[УП НИЦ «Строительство»
206
действие ПОСТОЯННЫХ И временных длительных наrpузок учитывают коэф
фициентом 0,8.
Модули упруrости ВДОЛЬ и поперек волокон древесины всех пород
принимают равными соответственно 1 О rПа и 400 МПа. Модуль сдвиrа в
плоскости ВДОЛЬ волокон 500 11Па, коэффициенты поперечной деформа..
ции при действии усилий ВДОЛЬ Jl и поперек волокон J.l11 1. соответственно
.1. 11 '
0,5 и 0,2.
r ЛАВА 6. ИЗlVIЕНЧИВОСТЬ И ВЗА 10СВЯЗИ
СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ
32. Изменчивость свойств древесины
Да)ке в пределах одной породы наблюдается изменчивость свойств
древесины, обусловленная возрастными изменениями дерева, влиянием
окружающей среды и наследственными факторами. Особенности строения
отражаются на величине плотности древесины. Чем толще клеточные
стенки, длиннее волокна и больше содержание поздней древесины в ro
дичных слоях, тем выше значения ПЛОТНОСТИ древесины в цеЛО I.
С дрyrой стороны, плотность тесно связана с большинством физиче
ских и механических свойств древесины. Поэтому, раСС lатривая законо
мерности изменения плотности, можно ПОЛУЧИТЬ представление об измен..
чивости и дрyrих свойств.
ИЗ Jенчивость свойств древесины в отдельном дереве. Пор а
Д и у с у с т в о л а плотность периодически меняется, что особенно за..
метно у хвойных и КО.."1ьцесосудистых лиственных. Современные способы
исследования плотности древесины, например, с помощью радиоактивных
излучений, позволяют проследить закономерности изменения этоrо свой..
ства как в пределах каждоrо rодичноrо слоя, так и на протяжении Bcero
радиуса ствола.
На рис. 76 показано изменение плотности древесины (денситоrpам"
ма), установленное по поrлощению ..лучей (источник излучения yrле..
poд 14) в древесине сосны смолистой. Поперечный срез взят из ство,аа НИ
же области живой кроны. Как ВИДИ!\-I, значения плотности в поздних зонах
выше, чем в ранних, В 2 3 раза. Плотность ранних зон по мере удаления от
сердцевины несколько уменьшается, затем на протяжении значительной
ДОЛИ радиуса остается постоянной и лишь у самой коры возрастает. У
поздних зон характер изменения плотности дрyrой она возрастает в Ha
правлении от сердцевины к коре.
207
Ц8
0.7
tf) Ц6
Q5
" 0,4
Е
u
Е Q3
о
Ц2
о
10
20
30
40
50
7О
80
Расстояние от сердцеВины J мм
Рис. 76. Изменение плотности древесины по радиусу ствола сосны смоли
стой (Pinus resinosa Ait). Измерено методом поrлощения Р лучей [по 99]
1 ранние зоны; 2 поздние зоны rодичных слоев
в отношении закономерностей изменения усредненных показателей
ПollОТНОСТИ по радиусу ствола различных пород существуют несколько про
тиворечивые мнения. При обобщении результатов испытаний образцов,
взятых на разных уровнях ствола, было установлено [56], что у хвойных
пород (сосна, кедр, лиственница) в возрасте спелости плотность древесины
вначале возрастает по направлению от сердцевины к коре, достиrает MaK
симума примерно на 2/3 радиуса, после чеrо вновь начинает снижаться. В
стволах деревьев ели из древостоев более высоких бонитетов (11 бонитета)
наблюдается непрерывное увеличение плотности древесины по направле
нию от сердцевины к коре, в стволах деревьев из древостоев 111 IV бони
тетов закономерность оказалась такой же, как для сосны. В стволах пихты
сибирской происходит увеличение плотности по направлению от cepдцe
вины к коре. В стволах кольцесосудистых лиственных пород (дуба, ясеня)
плотность древесины снижается, а рассеяннососудистых повышается в
указанном направлении.
у дальневосточных пород, как следует из данных ВИАМ, изменение
плотности (и прочности) подчиняется общей для всех трех rpупп (хвой
ных, кольцесосудистых, рассеяннососудистых) пород закономерности: по
направлению от сердцевины к коре плотность сначала возрастает, достиrа
ет максимума, а затем вновь У 1еньшается.
208
в отношении сибирских пород исследования ИЛД показали, что
плотность у сосны непрерывно уве.lичивается от сердцевины к коре; у ли
ственницы fаКСИl\fальное значение плотности наблюдается на половине
радиуса, а у ели здесь отмечается МИНИ fальное значение плотности. У бе
резы плотность по направлению от сердцевины к коре повышается, а у
осины снижается.
Д"lЯ сосны, ели, березы и осины, произрастающих на Северо Западе
европейской части страны, получены [57] общие 1акономерности, свиде
тельствующие об увеличении плотности по мере удаления от сердцевины.
Исключение составила лишь древесина осины, у которой в вершинной
части ствола была обнаружена обратная зависимость. В качестве иллюст"
рации на рис. 77 показано изменение плотности древесины сосны и березы
по радиусу ствола на трех УРОВ"
иях ero высоты.
По данным зарубежных ис..
следователей, обобщенным в ра..
боте [99], для хвойных пород ха..
рактерно увеличение плотности
по направлению к коре либо Ha
чиная от са fОЙ сердцевины, либо
несколько отступя от нее. Для бе..
резы и тополя также отмечается
повышение плотности в направ"
лении от сердцевины к коре, а для
дуба и бука уменьшение плот
ности в указанном направлении.
По последним данным, полученным Н.Е. Косиченко для хвойных по
род, произрастающих в Европейской части России, ширина поздней зоны
rодичных слоев во время роста дерева изменяется мало, тоrда как ширина
ранней зоны уменьшается. Поэтому Пol10ТНОСТЬ древесины хвойных пород
увеличивается по радиусу ствола. У кольцесосудистых пород, наоборот,
сокращается ширина поздней зоны и плотность древесины при удалении
от сердцевины падает.
Следует отметить, что у хвойных пород, особенно у сосны, выделя..
ется примыкающая к сердцевине зона так называемой ю в е н и л ь н о й
(незрелой) древесины. Формирование ювенильной древесины происходит
в первые 5 20 лет жизни дерева и связано с деятельностью апикальной ме..
... ...- ---
-" .......
Береза
ч80
ц7D
lI60r
lf50
Сосна
39D
380
370
t") 360
а
'-..
цзо 510
EfЧl0 90
390 470
g 370 $; 450
и
460 510
ччо Ц90
420 1170
чDa 450
О 20 406080700 О 20 qO 60 80 100
РасстDяние от сердцеfJины,. 10
д
.-/""
,
V
.....1,;""
j'"
/
I
Рис. 77. Изменение ПЛОТНОСТti дрсвеси
ны сосны И березы по радиусу ствола
[по 57]:
а вершинная часть ствола; б средняя;
в комлевая
209
ристемы (верхушечной образовательной ткани). У ювенилъной древесины
тонкие клеточные стенки и низкая плотность поздних зон rодичных слоев.
Ювенильная древесина отличается от зрелой меньшим содержанием цел
люлозы, большой продольной усушкой и друrими особенностями. Свойст
ва ювенильной древесины наших пород изучены недостаточно. Размеры
этой зоны оказывают влияние на характер распределения плотности по pa
диусу ствола. Различия в плотности древесины по радиусу ствола у разных
пород колеблются в пределах 5 20 00.
п о в ы с о т е с т в о л а также наблюдается изменение плотности.
Ранее полаrали [56], ЧТО для всех пород характерно уменьшение ПЛОТНОСТF
от ко rnя к вершине и лишь у некоторых поро плотность незначительно
повышается в зоне живой кроны.
По данным ИЛД дЛЯ сибирских пород: сосны, лиственницы, березы
и осины плотность действительно уменьшается по высоте ствола, но у ели
она увеличивается. Отмечается большая изменчивость плотности по BЫCO
те ствола, че 1 по радиусу.
Зависимости, показанные на рис. 78, дают представление об ИЗ\fене
нии плотности древесных пород, произрастающи"" в северо западных рай
опах европейской части страны. Общность характера изменения плотности
у ели и осины объясняется тем, что деревья этих пород (в отличие от сосны
и березы) имеют низкоопущенную крону.
Изменчивость свойств дpeBe
СИНЫ в пределах породы. Влиянию
различных лесоводственных факторов
на физико механические свойства дре..
весины в пределах породы посвящено
\1HOrO работ, результаТЬJ которых были
обобщены Л.М. Перелыrиным [56].
ЭТИ I вопросам посвящены работы В.Е. Вихрова, м.д. Данилова, А.Б. Жу
кова, А.И. Калниньша, и.с. Мелехова и др. Однако пока еще очень трудно
выделить наиболее общие закономерности изменчивости свойств в зави..
симости от влияния мноrих взаимодействующих факторов.
В работе [57] pacc IoтpeHo влияние ряда факторов на изменчивость
средней плотности древесины ствола в пределах породы. Изменчивость
плотности древесины наблюдается в одновозрастных насаждениях. Так,
коэффициент изменчивости базисной плотности деревьев 9 lOO летних
ОДНQБозрастных древостоев ели (Ленинrpадская обл.) ДЛЯ двух типов ле..
са ельника..кисличника и ельника черничника составлял соответственно
Рис. 78. liзменение плотности древесины по
высоте ствола [по 57]:
1 сосна; 2 е:хъ; 3 береза; 4 осина
м
S20
.t::J'"
480
;:t
У'Ю
,
r:
r:x. '100
t:::]
ЗБО
f't)
tj
-
'20 40 60 80 ,оа
Расстояние от КОI1I1Я., %
210
5 8 и 1 11 %. Значительно больше изменчивость в разновозрастных Haca
ждениях. Например, для типа леса ельник сфarновый базисная плотность
деревьев колебалась в пределах 350--475 Kr/M3.
Влияние в о з р а с т а сказывается в повышении плотности древеси
ны у наиболее старых деревьев. У хвойных пород для деревьев одноrо воз
раста наблюдается обратная связь между диаметром ствола и плотностью
древесины. Плотность древесины стволов зависит от их фор мы. У co
сны, ели, березы с увеличением сбежистости ствола средняя плотность
уменьшается. На плотность древесины, ПО"ВИДИМО IУ, оказывает влияние
характер развития кроны дерева. У хвойных пород деревья, произрастаю
щие в более rycToM древостое, имеют БО;Iее высокую плотность.
В отношении влияния п о л о ж е н и я Д е р е в а в Д р е в о с т о е
нет единоrо мнения. Как уже отмечалось, обычно принято различать пять
классов роста деревьев (к первому классу относятся наиболее развитые,
rосподствующие ':)кземпляры). Однако для практических целей можно вы..
делять лишь три катеrории деревьев: крупные (rосподствующие), средние
(соrосподствующие) и мелкие (слабо развитые или уrнетенные). В табли
це 48 представлены данные о зависимости плотности древесины ели от
указанных трех катеrорий [57]. Как видно, наиболее плотная древесина
оказалась у менее развитых деревьев. В ряде работ также наблюдалась YKa
занная заКОНО\fерность, однако в друrих работах было обнаружено, что
хвойные деревья средних классов роста имеют наиболее высокую плот..
ность древесины. У лиственных пород плотность наиболее крупных де..
ревьев выше, чем отставших в росте [56]. С увеличением ryCTOTbl насажде..
пия средняя плотность древесины, как следует из табл. 48, увеличивается.
48. Влияние катеrории деревьев и ryстоты насаждения на
плотность древесины ели
Насаждение
Редкое
rYCToe
rосподств ющим
353
370
Средняя базисная плотность древесины, кr/M 3 , по катеrория\t
деревьев
соrосподств ЮЩИМ
370
382
eтeHHЪIM
379
390
Широкий комплекс факторов, характеризующих влияние внешней
среды, входит в понятие у с л о в и я про и з р а с т а н и я. Эти условия
включают качество и состояние почвы, климатические особенности, тип
леса, высоту над уровнем оря, rеоrpафическое положение древостоя и др.
Существенную роль иrpают и условия роста каждоrо дерева. Проводив
шиеся исследования бьши преимущественно направлены на выяснение
связей между условиями произрастания и продуктивностью лесных Haca
ждений, выражающейся в объеме выращенной древесины. Более сложно
установить влияние мноrообразных и взаИ 10связанных условий произра..
стания на качество и, в частности, на плотность древесины. Поэтому cтe
211
пень влияния каждоrо фактора в отдельности на плотность древесины до
конца не выяснена и имеющиеся данные противоречивы. По мнению
большинства исследователей у хвойных пород при худших условиях про-
израстания образуется более плотная древесина. Для лиственных пород
(березы, осины) на Северо Западе европейской части страны наблюдается
тенденция к увеличению плотности с улучшением почвенных условий.
r е о r раф и ч е с к о е п о л о ж е н и е н а с а ж Д е н и я нахОДИТ
отражение в различии почвенных условий, количестве осадков, продолжи
тельности сезона веrетации и т. Д., что, В свою очередь, влияет на плот
ность древесины. Мноrочисленные данные о плотности чистой древесины
из разных районов произрастания сосредоточены в РТМ [27]. В СПБЛТ А
(о.и. Полубояринов, В.Н. Крылов) проведены обширные исследования плот-
ности древесины как сырья для целлюлозно..бумажной промыllенности..
Л е с о х о з я й с т в е н н ы е м е р о при я т и я (рубки ухода, ocy
шение, удобрение и т. д.) также оказывают влияние на плотность древеси
ны. Так,по данным Института леса КНЦ РАН и др., при внесении удобре..
ний в почву происходит увеличение прироста древесины, но снижается
плотность древесины для сосны примерно на 15 %.
По друrим данныIM у сосны и ели в северной части Европы ПОС1Jе
внесения удобрений плотность снижается на 5 о о. Следует полаrать, что и
дрyrие лесохозяйственные мероприятия, направленные на получение MaK
СИ fальноrо прироста, будут вызывать некоторое снижение плотности, а
также увеличение неоднородности древесины.
Влияние в р е м е н и р у б к и на плотность и друrие физико
механические свойства древесины экспериментально не было обнаружено.
Необходимо иметь лишь в виду, что древесина, срубленная в течение Bere
тационноrо периода, имеет тенденцию к снижению стойкости против
rниения.
О к о р е н и е н а к о р н ю и п о Д с о ч к а, как следует из доволь"
но противоречивых экспериментальных данных, не оказывает существен..
Horo влияния на плотность.
33. Связи lиежду свойстваl\IИ древесины. Неразрушающие
методы контроля прочности древесины
Для определения качества древесины в практике используются оп и..
санные в rл.4 1 О показатели макроструктуры древесины: ширина rодич
ных слоев и процент поздней древесины, которые имеют корреляционную
связь с плотностью древесины. Наиболее тесная прямая связь, как уже OT
мечалось, существует fежду с о Д е р ж а н и е м поз д н е й Д р е в е с и
н ы в rодичных слоях и плотностью древесины в целом.
Средняя ш и р и н а r о Д и ч н ы х с л о е в (или число их в 1 см) так..
же имеет корреляционную, но менее тесную связь с физико"механически
ми свойствами древесины. Исследования хвойных пород показали, что для
212
каждой породы существует свой минимум и максимум числа rодичных
слоев в 1 см, ниже и выше KOToporo физико механические свойства сни
жаются. Так, пределы изменения этоrо показателя у высококачественной
древесины сосны и пихты кавказской составляют от 3 до 25, У ели обыкно
венной и аяиской до 20, а у лиственницы сибирской до 30.
В древесине кольцесосудистых лиственных пород (дуб, ясень) ши
рина rодичных слоев увеличивается за счет большеrо развития поздней
древесины; отсюда ясно, что физико механические свойства древесины
этих пород должны возрастать с увеличением средней ширины rодичных
слоев. Наиболее высокое качество древесины наблюдается, если число ro
дичных слоев в 1 см У дуба не больше 12, у ясеня обыкновенноrо не боль
ше 9, у ясеня маньчжурскоrо не больше 10. У рассеяниососудистых ЛИСТ
венных пород не обнаруживается четко выраженной связи между шириной
rодичных слоев и свойствами древесины.
Связь между плотностью и прочностью, вообще rоворя, описывается
степенной функцией. Однако в большинстве случаев, не допуская больших
поrрешностей, можно пользоваться корреляционными уравнениями пря
мой линии [56], которые, например для древесины сосны (при 15% вла)l(
ности) с территории России (не считая Юrа), имеют следующий вид:
cr еж == O,11Pls 10,5; (119)
0'"'2 == О,2р 15 19,5,
(120)
rде о' еж предсл прочности при сжатии, МПа;
о' wz предел прочности при статическом изrибе, МПа.
В указанных уравнениях показатели и коэффициенты имеют размер
ности в ранее использовавшейся технической системе единиц.
Существует тесная связь между отдельными механическими свойст
вами, например прочностью при сжатии вдоль волокон и прочностью при
статическом изrибе. В СБОЮ очередь, прочность при сжатии вдоль волокон
довольно тесно связана с твердостью торцовой поверхности. Между yдap
ной твердостью и износостойкостью также наблюдается прямая связь. Ha
личие связей между различными механическими свойства\1И позволяет
при контрольных испытаниях оrраничиваться лишь определением плотно
сти И прочности при сжатии вдоль волокон, а в случае необходимости,
кроме Toro, определять предел прочности при статическом изrибе, при
скалывании вдоль волокон и ударную вязкость древесины.
Во всех отраслях техники развиваются неразРУlпающие испытания
материалов. Особенно велико значение этой проблемы для древесины
материаJIа с большой изменчивостью свойств, поскольку при неразру
тающих испытаниях можно осуществить сплошной поштучный контроль
пиломатериалов. Определить прочность древесины по косвеННЫ\1 призна
кам, не подверrая ее разрушению, можно, используя показатели ее MaKpo
213
структуры, а также плотность. Наиболее тесную связь с пределами проч
ности при основных видах действия сил имеет плотность. Однако плот..
ность может служить достаточно надежным признаком прочности для дре..
весины без пороков. Такие пороки, как треmины, сучки и др., существенно
снижая прочность древесины, вовсе не влияют на плотность, а некоторые
даже увеличивают ее. Поэтому более надежны неразрymающие испытания,
основанные на связи пределов прочности с показателями жесткости дpeBe
сины (модулями упруrости при статических или динамических наrpузках).
Динамический модуль упруrости удобно определять при ультразвуковых
испытаниях. По скорости распространения ультразвуковых импульсов в
древесине также можно оценить ее прочность.
Работы по созданию эффективных методов неразрушающих испыта..
ний проводятся ПРИ fенительно к сортировке ПИЛО fатериалов по прочно
сти. Разработаны машины, через которые пропускают контролируемые
доски на лесопильных заводах. Доски подверrаются изrибу, это дает воз
можность непрерывно измерять модуль упрyrости, который связан с пре
делом прочности соответствующим корреляционным уравнение l. В спра..
вочнике [9] приведены разработанные ЦНИИМОД уравнения реrpессии,
позволяющие получить пределы прочности пиломатериалов по модулям
упрyrости при изrибе досок на пласть и кромку. Эти уравнения даны для
основных пород и сечений досок, выпиленных из древесины разных рай
онов насаждений. Применение сортировки конструкционных пиломате
риалов и заrотовок по прочности позволяет сократить неоправданную OT
браковку или перевод в низкие сорта значительной части материала.
34. ИЗI\lенение свойств древесины ПОД воздействием
физичеСКIIХ и ХИ'\1llческих факторов
Влияние сушки. В процесс е сушки происходит воздействие на cы
рую древесину пара, HarpeToro cyxoro или влажноrо воздуха, токов BЫCO
кой частоты и друrих факторов, приводящих в конечном результате к сни"
жению содержания свободной и связанной воды.
Правильно, при соответствующих режимах, проведенная камерная
сушка древесины дает материал, вполне равноценный получаемому в pe
зулътате атмосферной сушки. Но если высушивать древесину в камерах
слишком быстро и при высокой температуре, то это не только может при
вести к растрескиванию и значительным остаточным напряжениям, но и
оказать влияние на механические свойства древесины.
Соrласно данным ЦНИИМОДа (н.л. Леонтьев, И.В. Кречетов и др.)
при высокотемпературной сушке с конечной температурой в камере 1 05
11 О ос продолжительность сушки сокращается в 1 ,5 2 раза, но прочность
древесины сосны (в досках толщиной 3 O мм) снижается: при сжатии
вдоль волокон на O,8 8, 7 %, радиальном: скалывании на 1 12 % и ударная
вязкость на 5 10,5 00.
214
Влияние высокотемпературной сушки в переrpетом паре и расплав
ленном петролатуме изучалось мноrими исследователями. Несмотря на
противоречивость выводов, вызванную разным подходом к истолкованию
результатов исследований, эти работы также показали, что высокотемпе
ратурная сушка приводит к сни"кению механических свойств древесины. В
меньшей степени снижается прочность при сжатии вдоль волокон и стати
ческом изrибе, в большей мере при танrенциальном скалывании и весьма
существенно }'\'fеньшается ударная вязкость древесины.
Резко сокращается продолжительность сушки древесины при ис
пользовании электромаrнитных колебаний свч. Особенности этоrо про
цесса сушки рассмотрены в работах r.и. Торrовникова и в.п. rалкина
(мrУл) и др.
ВЛИЯНllе повышенных температур. Повышение теl\-Iпературы BЫ
1ывает снижение показателей прочности и дрyrих физико механических
свойств древесины. При сравнительно непродолжительных воздействиях
температуры до 100 ос эти изменения, в основном, обраТИf\IЫ, т. е. они ис
чезают при возвращении к начальной теrvlпературе древесиныI.
Влияние температуры при разной влажности древесины сосны на ее
прочность при сжатии характеризуют данные н.л. Леонтьева (ЦНИI1
МОД), приведенные в табл. 49.
49. Влияние температуры и влажности на прочность древесины
сосны при сжатии вдоль и поперек волокон
Показатели свойств Темпера Влажность древесины, %
1)ра, ос О 15 30 50 100
Предел ПрОЧ1l0СТИ при сжатии 20 74,0 35,4 20,1 20,0 20,0
50 73,2 23,9 12,5 12,7 12,0
вдоль волокон, МПа 100 64,4 11,4 6,3 6,0 7,3
У словный предел прочности при . 2,3 1,5 1,3 1,2
3,7
сжатии поперек волокон, МПа 20
7,7 4,1 2,2 2,1 2,0
50 2,5 1,7 1,2 1,3 1,1
5,4 2,8 1,3 1,4 1,4
100 2,3 1,5 0,8 0,6 0,6
5,0 1,7 0,8 0,7 0,7
.
в числителе приведены данные для радиальноrо сжатия, в зна.\1енателе для TaH
rенциа..lьноrо.
Эти данные показывают, что прочность при сжатии вдоль и поперек
волокон понижается как с повышением температуры, так и с повышением
влажности древесины. Одновременное действие обоих факторов синерrе
тичекое влияние, т.е. вызывает большее снижение прочности по cpaBHe
нию с суммарным эффектом от их изолированноrо воздействия. Влияние
влажности наблюдается до предела насыщения клеточных стенок, даль
нейшее увеличение влажности практически не отражается на прочности,
хотя ряд исследователей отмечали ее снижение (на 1 15 %) и в ЭТО f диа
215
пазоне изменения влажности. Проведенные в МЛТИ [71] широкие иссле
дования прочности древесины при растяжении поперек волокон также
подтвердили заКОlIомерности, отмеченные выше для сжатия. В табл. 50
показано влияние температуры и влажности древесины на ее прочность
при растяжении поперек волокон в условиях медленноrо наrpужения (peo
лоrические испытания).
50. Влияние температуры и влажности на прочность древесины
при растяжении поперек волокон в танrенциальном направлении
Порода Предел прочности, МПа, при температуре, ос
20 60 95
и влажности, %
10 11 12 13 >W"H 10 15 >W"H 9 10 15 > W".и
Лиственница 4,9 2,0 3,6 3,2 1,1 2,7
Дуб 5,9 2,7 5,2 4,1 1,9 2,7 0,8
Бук 6,8 2,0 5,2 3,7 1,1 3,3 1,1 O 4
Береза 6,3 1,3 4,4 0,6 3,4 0,4
При достаточно длительном воздействии повышенной температуры
(более 50 ОС) в древесине происходят необраТИ\lые остаточные изменения,
которые зависят не только от уровня температуры, но и от влажности.
Первые исследования Н.Н. Чулицкоrо [по 56], проведенные на дре..
весине сосны, ясеня и дуба в абсолютно сухом состоянии, показапи, что
под действиеl\ температуры 80 100 ос в течение 16 сут. предел прочности
при СЖdТИИ ВДОЛЬ волокон снижается на 5 1 О о о, а ударная вязкость на
15....30 о о (наибольшее снижение обнаружилось для дуба, наименьшее.... для
сосны). Снижение происходит rлавным образом в течение первых 2 СУТ.
Позднее исследования К.Ф. Дьяконова (ЦНИИМОД) последствий воздей
ствия высоких температур в диапазоне 80.... 140 ос на механические свой
ства древесины сосны, лиственницы, березы показали, что механические
свойства снижаются С увеличением температуры продолжительности ее
воздействия и влажности древесины.
В последнее время Н.В. Скуратов (мrУл) используя результаты ис
следований Н.Н. Чулицкоrо, К.Ф. Дьяконова, Дж. Маклина установил не..
которые общие закономерности влияния каждоrо ИЗ указанных факторов
на эксплуатационную прочность древесины сосны и е..'IИ при статичеСКО\1
изrибе. На рис. 79. показан характер этих закономерностей.
Ударная вязкость древесины с низкой влажностью уменьшается с
повышением температуры, а при высокой влажности, наоборот, увеличи
вается (испьпыаласьь древесина в HarpeTOM состоянии).
900 IQ
1 2 3 I О 10 O за 40
Время 'i, сут 8Irажность }у, %
а 6
ОП1НJ CI
100
Рис. 79. Остаточное влияние те\1пе
ратуры на ОПlосительную прочностъ
древесины сосны и ели при изrибе в
зависимости от продолжительности
9S воздействия (а), уровня влажности
(б) и те\fпературы (в):
а ель при W> 30 00; t== 93 ос;
б ель при t == 100 ос ; t = 4 сут;
в сосна, при W == 2 3 %; t == 4 СУТ
ЮSO 60 70 80 90 100 110
ТенлератУРОI ос
в
216
60f'ЛS/ f %
100
Наrреваниеl\1 древесины можно достичь известноrо снижения rиrpо..
скопичнС\сти и способности к последующему разбуханию и усушке. Одна..
ко такая обработка неизбежно связана со снижением прочности и особенно
ударной вязкости. Повышение формостабильности древесины и снижение
прочности тем больше, чем выше температура и ПРОДОЛЖlПельность HarpeBa.
Воздействие высоких температур приводит к тому, что древесина
становится хрупкой. Более сильное снижение ударной вязкости при Harpe..
ве древесины лиственных пород некоторые исследователи связывают с по
вышенным (в 2 3 раза) содержанием пентозан, которые весьма чувстви
телъны к воздействию высоких температур.
Воздействие повышенной температуры происходит в операциях
пропаривания или проваривания в воде. Они предпринимаются для увели
217
чения подат,,1ИВОСТИ древесины при rНYТbe, прессовании и т.д. Однако при
этом происходит снижение прочности древесины, тем большее, чем выше
те'\fпература и продолжительнее ее воздействие. li\1еются данные [66] о
том, что пропаривание древесиныI хвойных пород снижает прочность при
изrибе примерно на 1 20 00 бо..lьше, чем проваривание.
Влияние НИЗКIIХ те!\lператур. Проведенные А.А. Солнцевым [по 56]
испытания увлажненной до насыщения и затем замороженной древесины
сосны, дуба и березы показали, что ее прочность больше при сжатии ВДО.:1ь
волокон и статическом изrибе в среднем на 35 %, при скалывании и paCKa
лывании на 75 %; в то же время ударная вязкость понизиласъ для заморо..
женной древесины сосны почти вдвое, а для дуба на 9 %.
В 1Jияние температур в пределах ее изменения от + 100 до 80 ос на
прочностъ при сжатии вдоль волокон древесины сосны в абсолютно сухом
и насыщенном водой состоянии показано на рис. 80; для области положи
тельных температур использованы данные Ф.П. Белянкина, а для отрица
тельных температур данные М.д. Бойко (за 100 о о принята прочность
при влажности О % и те lпературе О ОС).
Рис. 80. Влияние температуры на проч..
ность при сжатии ВДОЛЬ волокон дрвесины
сосны с разной влажностью:
1 в абсолютно сухом состоянии; 2 в Hacы
щенно t состоянии
100
'::j"80
БО
-g; 40
20 2
O I
"BO 60 LfO"'20 О 20 '10 60 80 1&
ТСNпература 1 ос
Характер влияния положитель
ных те\fператур одинаков для абсо
лютно сухой и мокрой древесины. В
то же время при отрицательных TeM
пературах прочность абсолютно cy
хой древесины плавно увеличивается, а мокрой древесины резко возраста..
ет с понижением температуры ДО 25 ... зо ОС, после чеrо повышение
прочности замедляется. При указанных температурах образуется СТО..iЬКО
ледяных включений, что они обеспечивают достаточную устойчивость
стенок клеток. Модули упруrости древесины при ее замораживании воз
растают.
В.)ll1яние ИОНИЗИРУЮЩИХ излучеНIfЙ. rамма..облучение, по данным
А.С. Фрейдина, оказывает наименьшее влияние на сопротивление дpeBe
сины сжатию. Значительно больше снижается прочностъ на скалывание и
еще сильнее падает сопротивление статическому изrибу. Для двух послед
них видов испытаний древесины сосны резкое снижение прочности (на
20 24 %) наблюдается уже при дозе 50 Мрад*. При дозе облучения в
· Рад единица измерения поrлощенной ДОЗЫ ИЗ..iучения; 1 Мрад (меrарад) ==
10 кДж/кт.
218
100 Мрад прочность снижается вдвое. Прочность при статическом изrибе
после дозы облучения в 500 Мрад составляет немноrим более 1000 Проч..
насть на сжатие ВДОЛЬ волокон при такой дозе снижается ПРИ\fерно на
3000, а доза облучения 100 Мрад практически не оказывает влияния на
прочность. Наиболее сильно влияет облучение на ударную вязкость древе..
СИНЫ. У древесины сосны после облучения дозой в 50 Мрад ударная вяз..
кость снизилась более чем в два раза.
Наиболее леrко разлаrаются rемицеллюлозы (в первую очередь пен..
тозаны), более радиационно стойким веществом является целлюлоза. Oд
нако устойчивость лиrнина еше выше; он защищает полисахариды от pa
диолиза. Поскольку лиrнин лучше, чем целлюлоза сопротивляется ежи..
\1ающим наrpузка 'I, облучение меньше снижает прочность древесины
И fенно при сжатии вдоль волокон.
При использовании радиоактивных изотопов для контро.:IЯ техноло
rических процессов обработки древесины доза облучения в миллионы раз
меньше той, которая приводит к замеТНО IУ снижению прочности. Лучевая
стерилизации древесины (смертельной дозой для rрибов и насекомых ЯВ
ляется ПрИ lерно 1 Мрад) также практически не снижает ее механические
свойства.
В8I'Iияние кислот и щелочей. Воздействие на комнатно сухую древе..
сину в малых образцах серной, соляной и азотной кислоты концентрацией
10 % при температуре 15 20 ос приводит к снижению прочности при сжа
тии вдоль волокон и статическом изrибе, ударной вязкости и твердости в
среднем на 48 о о для ядра лиственницы и сосны и на 53....54 % для ели (спе
лая древесина), бука и березы.
При воздействии на древесину в течение четырех недель щелочей
были получены следующие данные: 2%"ный раствор аммиака почти не
оказал влияния на прочность при статическом изrибе лиственницы, сосны,
ели, но прочность дуба и бука снизилась на 34 о о, а липы.... почти вдвое;
1 00 о ный раствор аммиака снизил прочность лиственницы на 8 О О, сосны и
ели на 23 о о, а лиственных пород почти втрое. Едкий натрий оказывает
более сильное влияние.
Таким образом прочность древесины лиственных пород снижается
под влиянием кислот и щелочей в значительно большей степени, чем
хвойных.
rазы S02, 80з, NO, NO] при длительном воздействии на древесину
изменяют цвет и постепенно разрушают ее. При увлажнении древесины
разрушение происходит интенсивнее. Смолистость уменьшает вредное
влияние rазов, а синева способствует разрушению древесины.
Влияние речной 11 морской воды. Испытания топляковой древеси
ны из бревен сосны, ели, березы и осины показали [по 56], что после пре..
бывания в речной воде 1 ()....зо лет прочность древесины практически не из..
менилась. Однако более длительное пребывание в воде вызывает снижение
219
прочности наружных слоев древесины (ТОЛЩИНОЙ 1 15 мм). В то же Bpe
мя в более rлубоких слоях прочность древесины оказал"ась не ниже норм,
допускаемых ДЛЯ здоровой древесины. Пребывание в воде на протяжении
нескольких сотен лет в сильной мере изменяет древесину. В зависимости
от времени нахождения ПОД ВОДОЙ цвет древесины дуба меняется от CBeT
ло коричневоrо до yrольно черноrо вследствие соединения дубильных Be
ществ с солями железа. Древесина, образующеrося таким образом "Mope
Horo" дуба, пластичная в насышенном водой состоянии, становится хруп
кой после высушивания, усушка ее в 1,5 раза больше, чем обычной древе..
сины; при сушке склонна к растрескиванию; прочность при сжатии, стати
чеСКО f изrибе и твердость снижаются примерно в 1,5 раза, а ударная вяз
кость В 2 2,5 раза. Эти выводы были, в основном, подтверждены резуль
Тdтами последних исследований мrул (совместно с Я.Н Станко, Л.В По
повкиной) топляковой древесины при сравнительно кратковременном (15
20 лет) пребывании в воде (лиственница и береза) и длительно t до 1000
лет (дуб). "Возраст" fopeHoro дуба определяют по повышению зольности
древесины или радиоуrлеродным анализом. Точно определить как изме..
няются показатели свойств древесины из..за пребывания в воде нельз , т. к.
неизвестны свойства древесины до затопления. Для установления ВОЗ fО)К
ности использования топляковой древесины проводят ее испытания и оп
ределяют степень отклонения по:rученных данных ОТ справочных для co
ответствующей породы.
Исследования В.Н Быковскоrо показали, что прочность заболонной
древесины сосны после пребывания в течение rода в растворе морских со..
лей снизилась: при сжатии вдоль волокон на 15 %, растяжении вдоль воло..
кон на 1 О %, скалывании на 5 %, а ударная вязкость на 26 %. Механиче
ские свойства ядровой древесины после пребывания в растворе солей не
изменились.
у древесины отрезков сосновых свай, взятых из сооружений морских
портов в Баку и Махачкале и прослуживших в воде около 30 лет, показатели
механических свойств оказались существенно снижены по сравнению с HOp
мальной древесиной. Хотя такое сопоставление условно, в работе
с.и. Ванина [16] ОD1ечено снижение прочности при растяжении вдоль воло
кон на 4 O %, при статическом изrибе на 6()"", 70 %. Можно, таким образом,
заключить, что морская вода через сравнительно короткое время оказывает
за fетное влияние на прочность и ударную вязкость древесины.
r.,1ABA 7. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ
ИЗ\1енения внешнеrо вида древесины, нарушения правилъности
строения, целостности ее тканей и дрyrие недостатки, снижающие ее каче
СТВО и оrраничивающие ВОЗ fОЖНОСТИ практическоrо использования, назы
ваются пор о к а м и Д р е В е с и н ы . ·
220
Значение порока зависит от области применения древесины, а также
от уровня науки и техники в данный период. Это находит отражение в co
держании стандартов на пороки древесины. После разработки первоrо
стандарта в 1931 r. он пересматривался в 1934, 1943,1961,1971 и в 1981 rr.
Изменения в стандартах сводились rлавным образОl\1 ь. уменьшению числа
пороков, а также к уточнению и унификации наименований.
Следует подчеркнуть, QTO rOCT на пороки древесины один из важ
нейших документов, широко используемый в практике. На основании это
ro [ОСТа сформированы требования к качеству сырья и изделий, отра..
женные в мноrочисленных стандартах и технических условиях на отдель..
ные виды продукции лесной и деревообрабатывающей промышленности.
Важную роль иrpает стандартизация пороков древесины и в между"
народной торrовле лесными товарами. Поэтому уже в rOCT 2140 71, раз
работанном ЦНИИМОДом (С.Н. fоршин, И.К. Черкасов) и ЦНИИМЭ
(н.л. Леонтьев и М.В. Акиндинов), были учтены рекомендации по CTaH
дартизации ИСО (Международной орrанизации по стандартизации) и дpy
rих орrанизаций.
В действующеl\-l с 1982 r. rOCT 2140 81 "ВИДИ\1ые пороки древеси
ны" были полностью учтены соответствующие стандарты ИСО. Позднее, в
1988 89 п. появились стандарты ИСО на видимые пороки пиловочных
бревен. В разработанных Европейским комитетом по стандартизации
(СЕН), начиная с 1995 r., Европейских стандартах ЕН 844 1.. .12 на KPyr..
лые и пиленые лесоматериалы таюке содержатся сведения о пороках Дpe
весины. В русской версии этих стандартов и разработанном на их основе
Центром "Лесэксперт" ОАО "ЦНИИМЭ" (А.К. Курицын) проекте терми
нолоrическоrо стандарта ИСО, а также проектах национальных стандартов
рф на крyrлые лесоматериалы и пиломатериалы использованы некоторые
термины, определения и способы измерения пороков, принятые в между
народной торrовле, но отличающиеся от традиционных, отечественных.
ПОЭТО IУ при толковании понятий о пороках древесины, содержащихся в
получившей распространение справочной литературе [29, 63, 64] следует
руководствоваться сведениями, которые приводятся ниже применительно
к rOCT 2140 8 1, который пока имеет статус «национальноrо стандарта».
Этот стандарт охватывает широкую номенклатуру пороков, которые
разделены на девять rpупп: 1 сучки, 2 трещины, 3 пороки формы
ствола, 4 пороки строения древесины, 5 химические окраски, 6 rpиб..
ные поражения, 7 биолоrические повреждения, 8 инородные включе
ния, механические повреждения и пор оки обработки, 9 покоробленности.
В каждую rpуппу ВХОДит несколько видов пороков, для некоторых
пороков указаны их разновидности. Часть пороков характерна только для
крyrлых лесоматериалов (бревна и др.), дрyrие пор оки свойственны только
пилопродукции (доски, брусья, заrотовки) или шпону. Есть пороки, Bcтpe
чающиеся у двух или всех трех rpупп сортиментов.
35. Сучки
221
Наиболее распространенный порок сучки представляют собой ос..
нования ветвей, заключенные в древесине сортимента.
По степени зарастания сучки различают только в крyrлых лесомате
риалах, выделяя две разновидности: о т к рыт ы е , Т. е. выходящие на бо
ковую поверхность сортимента, и зар о с ш и е , обнаруживаемые по взду
тиям И дрyrим следам зарастания на боковой поверхности.
По форме разреза сучки (в пилопродукции и шпоне) делятся на Kpyr
лые, овальные и продолrоватые. К р У r л ы й сучок образуется в том слу
чае, если основание ветви разрезается под большим уrлом к продольной
оси так, что отношение большеrо диаметра сучка к меньшему не превыша
ет 2. (рис. 81,а). Круrлый сучок может быть обнаружен на танrенциальной
поверхности сортимента. О в а л ь н ы й сучок образуется в том случае, KO
rда основание ветви разрезается под уrлом к ее продольной оси так, что
отношение большеrо диаметра сучка к меньшему находится в преде..lах 2
4 (рис. 81,б).
а
о
Рис. 81. Сучки различной формы:
а круr.'1ЫЙ; б ова..lЪный; в продолrоватый
Про Д о л r о в а т ы й сучок образуется при разрезании основания
ветви вдоль или под малым уrлом к ее оси так, что отношение большеrо
диаметра к меньшему превышает 4 (рис. 81,в). Продошоватый сучок в ви
де суживающейся к сердцевине полосы или сильно вытянутоrо овала MO
жет быть обнаружен на радиальном или близком к нему разрезе.
По положению в пилеНО f сортименте различают сучки пластевые,
кром:очные, ребровые, торцовые и сшивные. П л а с т е в ы е сучки выходят
на широкую сторону (пласть), к р о м о ч н ы е на узкую (кромку), р е б
· По стандарту EN 844..1 это отношение должно быть не \1енее 1,5.
222
р о в ы е одновременно на смежные пласть и кромку, т о р Ц о в ы е на
короткую сторону (торец) СОРПlМента.
Если сучок пронизывает ВСЮ пласть или кромку и выходит на два
ребра, ero называют с ш и в н ы м (рис. 82,а). Кроме Toro, впилопродукции
выделяют сучки: односторонние, выходящие на одну или две смежные
стороны сортимента и сквозные, выходящие на две противоположные CTO
роны сортимента.
Рис. 82. Сучки:
а сшивной; 6 разВСТВ
ленный
По взаимному
расположению в пи
леном сортименте
различают разбро
санные, rpупповые и
разветвленные суч
ки. Раз б Р о с а н
н ы м и называются
любые одиночные
сучки, отстоящие друт от дрyrа по длине СОРТИ\fента на расстоянии боль
шем, чем ero ширина. У широки"," сортиментов (шириной более 150 мм)
расстояние между сучка IИ должно быть не менее 150 ММ. r р у п п о в ы
м и называются два или более круrлых, овальных или ребровых сучка,
расположенных на отрезке длины сортимента, равном ero ширине. У ши
роких сортиментов этот отрезок должен бьпь равен 150 мм.
При мутовчатом расположении ветвей, особенно характерном для
сосны и лиственницы, образуются раз в е т в л е н н ы е (старое название
лапчатые) сучки. Они обнаруживаются на радиальных или близких к НИ I
разрезах и включают два продолrоватых сучка одной мутовки (рис. 82,б)
или один продолrоватый в сочетании с овальным или ребровым сучком
одной мyrовки (между ними может быть и третий круrлый или овальный
сучок).
По степени срастания с окружающей древесиной в пилопродукции И
шпоне различают три разновидности сучков. С р о с ш и м и с я ,
ч а с т и ч н о с р о с ш и м и с я и н е с р о с ш и м и с я называют сучки, у
которых rодичные слои не срослись с окружающей древесиной на
протяжении соответственно: менее 1/4; более 1/4, но менее 3/4; более 3/4
периметра разреза сучка. Среди несросшихся сучков выделяют выпадаю
щие (рис. 83).
Рис. 83. Выпадающий сучок
223
По состоянию древесины суч
ки во всех видах лесом:атериалов
делятся на здоровые, заrнившие,
rнилые и табачные. 3 д о р о в ы м и
называются сучки, у которых древе..
сина не имеет признаков rнили.
Среди этой разновидности сучков в
llИЛОПРОДУКЦИИ И шпоне выде:JЯЮТ:
с в е т л ы е , окрашенные слеrка
темнее окружающей древесины;
т е Т\1 н ы е, древесина которых пропитана смолой, дубильными и ядровы
ми веществами и поэтому значительно темнее окружающей древесины;
з Д о р о в ы е с у ч к и с т р е Щ и н а 1\1 и .
При заrнивании древесина сучка изменяет окраску, а в дальнейшем
сильно размяrчается и утрачивает НОР lалъную структуру. З а r н и в ш и
м и и r н и л ы м и называются сучки, у которых зона rнили занимает co
ответственно менее или более 1/3 площади разреза. Т а б а ч н ы м и назы
ваются сучки, древесина которых полностью или частично превратилась в
рыхлую массу ржаво буроrо (табачноrо) или белесоrо цвета, леrко расти
рающуюся в порошок.
Характеристика сортиментов по сучковатости включает в себя ука..
зание разновидностей, размера и количества сучков.
В к р у r л ы х л е с о м а т е р и а л а х при установлении разновид..
ностей открытых сучков по состоянию древесины иноrда трудно отличить
табачные сучки от дрyrих пораженных rнилью сучков. В этом случае при
меняют зондирование ЩУПОl\I. Если зона разрушения распространяется на
rлубину не более 3 см, такие сучки, в зависимости от площади поражения
относят к заrнившим или rнилым; если же зона разрушения распространя
ется на большую rлубину (часто до сердцевины), то это табачные сучки.
Открытые сучки измеряют по их наИ lеньшему диаметру (рис. 84,а),
при этом присучковый наплыв в размер сучка не включают. Заросшие суч
ки оценивают по высоте прикрывающих их вздутий над боковой поверх
ностью сортиментов. У лиственных лесоматериалов диаметр заросшеrо
сучка можно определить по размеру paHeBoro пятна или yca 1 бровки. Xo
рошо заметное на rладкой коре некоторых пород (березы, бука, rpаба,
осины) образование б р о в к а в виде двух направленных под уrлом
темных полосок у с о в возникает от давления разрастающейся ветви на
древесину ствола. После отмирания и опадения ветви на месте заросшеrо
сучка возникает р а н е в о е п я т н о , чаще Bcero правильной
эллипсовидной формы (рис. 84,б).
224
Рис. 84. Измерение сучков в круrлых
лесоматериалах:
а открытых сучков; б заросших суч
ков: 1 по бровке; 2 по раневому пятну
Размер наиболее толстой
части заРОСLllеrо сучка в сорти
ментах из березы, бука, липы,
ольхи и ясеня равен 0,9, из оси
ны 0,6 максимальноrо диамет
ра раиевоrо пятна. В некоторых
круrлых сортиментах, например
в фанерных кряжах, важно знать
rлубину залеrания заросших
сучков. Это позволяет установить величину бес сучковой зоны, из которой
может быть получен шпон BЬYcoKoro качества. rлубина залеrания сучков в
сортиментах из указанных пород может быть определена по соотношению
между высотой и шириной paHeBoro пятна и диаметру сортимента в месте
зарастания сучка. С уменьшением этоrо отношения при данном диа\1етре
сорти ента rлубина залеrания вершины заросшеrо сучка увеличивается.
При ПОСТОЯННО I соотношении размеров paHeBoro пятна 1алеrание сучка
тем rлубже, че 1 больше диаметр сортимента. Таблицы для определения
rлуБИНЪJ залеrания заросших сучков приведены в rOCT 2140..81.
в сортиментах из березы rлубину залеrания сучка \10ЖНО определить
также по величине уrла между усами бровки. Заросший сучок при посто..
янно,! диаметре сортимента расположен те\{ rлубже, чем больше уrол Me
жду усами. При одной и той же величине yrла между усами rлубина зале
rания больше у сортиментов большеrо диаметра. По длине уса можно ори
ентировочно судить о размере заросmеrо сучка. Длина уса, измеренная в
сантиметрах, примерно соответствует размеру сучка в миллиметрах.
В п и л о про д у к Ц и и и с т р о r а н о 1 Ш П О н е раз lеры суч..
ков определяют одним из двух способов: 1) по расстоянию между двумя
касательными к контуру сучка, проведенными параллельно продольной
оси сортимента; 2) по наименьшему диаметру сечения сучка. Круrлые,
овальные и продолrоватые (или разветвленные) не выходящие на ребро
сучки измеряют, как показано на рис. 85, первым (размеры Qt; а2; аз) или
вторым (размеры b1; Ь2; Ьз) способом.. Сшивные и выходящие на ребро
продолrоватые (или разветвленные) сучки измеряют впилопродукции
первым способом на той стороне сортимента, на которую выходит попе
речное сечение сучка (размер а4) или вторым способом по продольному
Q
б
· Соrласно стандарта EN 1 3 1 О основной метод определение раз\fера сучка как
ПОЛУСУ\1МЫ большей и меньшей оси ero сечения.
225
сечению (размер Ь4). В отдельных случаях допускается измерять сучки
двух последних разновидностей на ПрОДОЛЬНОl\1 разрезе и первым способом
(размер а5). Выходящие на ребро продолrоватые и разветвленные сучки
измеряют первым способом (размер й5) и ВТОрЫ"\1 способом (размер Ь4).
Ребровые сучки измеряют перВЫ\1 способом (размеры а6 и й7) и вторым
способом по протяженности сучка на ребре (размер Ь6). Размер разветв..
ленных сучков допускается определять как сумму раз1\lеров составляющих
сучков. Таким же
образом определя
ют размеры и rpуп..
повых сучков.
Рис. 85. Измерение
сучков в пилопродук
ции И cтporaHOM шпоне
в луще
н о м ш п о н е все
сучки измеряют по
наибольшему диа..
\1етру их сечения.
Размеры сучков вы..
ражают в миллиметрах или в долях размера сортимента и подсчитывают
их количество в крyrлых лесоматериалах и пилопродукции на 1 м ИЛИ
всю длину СОрТИl\fента в шпоне на 1 м2 ИЛИ всю площадь листа.
Количество, размеры и расположение сучков зависят от породы дe
рева условий ero роста и ЗОНЫ ствола. Стволы теневыносливой породы
ели И lеют больше сучков, чем стволы сосны; деревья, выросшие в сомк..
нутых древостоях, очищаются от сучков раньше и выше, чем дерево, вы..
росшее на свободе; комлевая часть ствола Иl\lеет меньшую сучковатость,
чем вершинная. Размеры одних и тех же сучков и состояние их древесины
изменяются по радиусу CTBO.. a. По мере продвижения от коры в rлубь ство"
ла и к сердцевине размеры сучков У lеньшаются, несросшиеся сучки пере..
ходят в сросшиеся, уменьшается количество зarнивших и rнилых сучков.
При использовании древесины сучки в большинстве случаев оказы..
вают отрицательное влияние. Они обычно ухудшают внешний вид дpeBe
сины, нарушают ее однородность и вызывают искривление волокон и ro..
дичных слоев, что приводит к снижению показателей мноrих механиче
ских свойств древесины. Вследствие большей твердости по сравнению с
окружающей древесиной здоровые и особенно темные (роrовые) сучки за..
трудняют обработку древесины режущими ИНСтр lентами. Табачные суч
ки в крyrлых сортиментах сопровождаются скрытой ядровой rнилью. CTe
226
пень влияния сучка на механические свойства зависит от ero относитель
ных размеров, разновидности и характера напряженноrо состояния Harpy..
)кенной детали изделия или конструкции. Наименьшее отрицательное
влияние оказывают здоровые, круrлые, вполне сросшиеся сучки, а наи
большее.... сшивные и rpупповые. Особенно сильно снижается прочность
древесины при растяжении вдоль волокон, меньше Bcero при сжатии
вдоль волокон. При изrибе степень влияния существенно зависит от поло
жения сучка по длине и высоте детали. Наибольшее отрицательное влия
,,,«ие оказывают сучки, расположенные в растянутой зоне опасноrо сечения
изrибаемой детали, особенно, если сучок выходит на кромку.
По данным н.л. Леонтьева (ЦНИИМОД) дЛЯ заrотовок из древесины
сосны наб.Jюдается близкая к пропорциональной зависимость между OTHO
сителъным размерО 1 сучка (в долях ширины И,,1И толщины заrотовки) и
прочностью при статическом изrибе и сжатии вдоль волокон (в о о от проч
ности чистоЙ древесины). Следовательно, при разl\lере сучка 0,3 и 0,5
прочность снизится соответственно на 30 и 50 %. Аналоrичная зависи..
мость была обнаружена А.Л. Михайличенко при изrибе древесины березы и
бука. У древесины дуба влияние разl\fера сучков на прочностъ выражено
слабее.
Сучки увеличивают прочность при сжатии и растяжении древесины
в радиальном направлении поперек волокон, коrда ось сучка совпадает с.
направлением усилия. Сучки повышают прочностъ и при скалывании
вдоль волокон в танrенциальном направлении, коrда они расположены
перпендикулярно плоскости скалывания.
В отверстия, остающиеся после выпавших сучков при необходимо
сти вставляют деревянные пробки (на клее или без Hero). Иноrда специ..
ально высверливают сучки, и отверстия также заделывают пробками. Oд
вако прочность древесины при этом не повышается, так как ИСКРИВ.аения
волокон BOKpyr пробок по..прежнему остаются.
Модули упруrости с увеличением разl\lера сучков при сжатии вдоль
волокон и статическом изrибе снижаются, а при растяжении и сжатии по..
перек волокон в радиальном и танrенциальном направлениях.... сильно ВОЗ
растают в связи с большей жесткостью древесины самих сучков.
В.П. Левченко (УСХА) исследовал влияние сучков на прочность co
сновых круrлых лесоматериалов при сжатии вдоль волокон и статичеСКО 1
изrибе и показал, что снижение этих свойств меньше, чем у пиломатериа
лов. На модуль упруrости сучки в круrлых лесоматериалах, так же как и в
ПИЛОl\1атериалах, влияют меньше, чем на прочность.
36. Трещины
227
Трещины представляют собой продольные разрывы древесины, об
разующиеся под действие\{ внyrpенних напряжений, достиrающих преде
па прочности древесины на растяжение поперек волокон.
По типу трещины в крyrлых лесоматериалах и пилопродукции дe
лятся на метиковые, отлупные и морозные, появляющиеся в растущем де..
реве, и трешины усушки, возникающие в срубленной древесине. М е т и
к о в ы е т р е щ и н ы представляют собой одну или несколько внутренних
радиальных трещин, возникающих в стволах деревьев всех пород, особен..
но часто у сосны, лиственницы, бука преимущественно в перестойных
древостоях. Трещина начинается от КОМЛЯ, идет вверх по стволу и иноrда
доходит до зоны живой кроны. Протяженность ее по стволу достиrает 1 О \1
И более. В круrлых леСОl\1атериалах метиковые трещины наб.1юдаются
только на торцах (лучше на КОl\fлевых), так как, начинаясь от сердцевины,
они до коры не доходят и на боковой поверхности не видны. В пиломате
риалах они обнаруживаются как на торцах, так и на боковых поверхностях.
В 1ависимости от расположения в круrлых сортиментах различают про
стые и сложные метиковые трещины. Про с т о й метиковой трещиной Ha
зывается трещина (или две трещины, направленные по одному диаметру
торца), расположенная в одной плоскости по длине сортимента (рис. 86,а).
С л о ж н о й называются две или несколько трещин, направленных на тор..
це под yrлом друr к дрyry, а также
одна или две трещины, направлен
ные по одному диаметру, но из..за
спиральноrо расположения волокон
(порок "наклон волокон" см. НИ
же), находящиеся не в одной плос
кости (рис. 86,б,в). Метиковые
трещины возникают в процессе
роста дерева. Существует fнение,
что трещины образуются и при
валке дерева от ударов о землю.
При высыхании древесины размеры
трещины увеличиваются. Метико..
вые трещины представляют собой
прерывистые разрывы по длине
сортимента.
Рис. 86. Схема расположения метиковых
трещин в крyrлых лесоматериалах:
а простая метиковая трещина; б и в слож
ные метиковые трещины
а
! ij '1
в
228
Отлупные трещины это ОТСjJоения (по rодичному слою)
древесины внутри ядра или спелой древесины стволов растуших деревьев
всех пород. Orлуп можно обнаружить в круrлых леСО lатериалах только на
торцах в виде дуrообразных (не заполненных смолой) или кольцевых тре..
щин (рис. 87,а,б), в пиломатериалах на торцах в виде трещин"луночек, а
на боковых поверхностях в виде продольных трещин или желобчатых yr
лублений (рис. 87 ,в).
а
7'
,
;
f
- .
C _. -.
:::- . -- - .:.;: "
. .'}
. -
. "7 "0 ::ti I
..... - ..
..
t: I I
.=. . - .
- .- .. - .. . - - '/
- ". . - . .:. О,
;::::i..>, . ..... .. - -,
:"L:' -. .. -. ..
" ..
о
8
Рис. 87. Схема расположения отлупных трещин:
а и б в круrдых сортиментах; в в llИЛО\1атериа..1ах
До сих пор причина появления отлупных трещин точно не YCTaHOB
лена. Они наблюдаются в местах резкоrо перехода мелкослойной древеси
ны в крупнослойную. Возникновение отлупа может быть связано [15] с об..
разованием внутренней rнили, а у осины и друrих лиственных водослоя
(см. ниже).
. ( .
r ) /\.
........-- I
:: fi. . . J"
' I' " . ,
'" .'.".. . - . I \.\. '
- .{ ':.r ..,.... L,' : . р1 tr '. '.'
" 'J.. ,,, . . . .
'II- : 1;< ". ., I . '-:'\ '
\1. 1.,1., . .
. '. . !f,', . .\!' ".)'
.:. '. '.I: '.. . '!.I; I .:.." . 1'.
:.. а '; " ....,,;. "';:";'
: ..:.':) I.:t(:.. ? ,).{
.....:'!I.q.1 '.'.; /О... ". "
, . r:. 1...' . .' I J "I .
.1., .. .... ' .' ---: .-,.
;'"".' I 1..., " ./ .
' "..'" :!I' ' i I ..... .. : ,
I i '.: ..L" .. J : '"i', "- ..
'....r. .. .", ,,\lJI
1 . "1 , .\'. .': , I .:,' :. ':
... .' i I . .. 'С.;,. . ,
rt.,' " 1,.,. е. . .... ']."
'\!,, . .1 .,' ........., -7It..
l'. . " ;.. ...... I ,...
"' :,I'I t I ':.'" l.I'!II .t"-,,
,,' '.., .. :, .... .. t ..., '.'.
t ',;- j 1. .. '1 'f .; .
':.. : ,. "J rt. . -,:,',." i (" I
e! '. . .......... ...
. \: .' . ;: '.' ) ,...:
. I :. . ;. J
Рис. 88. Морозная треUIина
м о роз н ы е т р е щ и н ы представляют
собой наружные продольные разрывы древесины
стволов растущих деревьев лиственных (реже
хвойных) пород; распространяются в rлубь ствола
по радиальным направлениям (рис. 88). Морозные
трещины образуются при резком снижении темпе
ратуры зимой. На них похожи старые трещины,
возникшие от удара молний. На nOBepxHocTJ:f CTBO
ла этот порок имеет вид длинной открытой трещи
ны, часто с валиками или rребнями разросшейся
древесины и коры по краяМ. Морозные трещины
обычно располаrаются в комлевой части ствола.
В круrлых лесоматериалах м.орозные тр щины хорошо за..\1етны на
боковой поверхности и торцах; снаружи они имеют наибольшую ширину,
уходят в rлубь древесины (часто до сердцевины), постепенно суживаясь. В
229
пиломатериалах обнаруживаются в виде ДЛИННЫХ радиальных трещин с
уширенными около НИХ rодичными слоями. Стенки трещин темные или
засмоленные (у хвойных пород).
т р е щ и н ы у с у ш к и возникают в лесоматериалах под действием
сушильных напряжений. Трещины распространяются от боковой поверх
ности в rлубь сортимента по радиальным направлениям. от метиковых и
:морозных трещин отличаются меньшим протяжением по длине сортимен
та (обычно не более 1 м) и меньшей rлубиной. Трещины появляются на
торцах круrлых сортиментов и пиломатериалов из за неравномерности
просыхания их по Д:Iине. В конечной стадии сушки пиломатериапов круп
Horo сечения (чаще лиственных пород), как уже отмечаJIОСЬ в rл. 4, иноrда
образуются внутренние трещины (СВИIДИ), обнаруживаемые при раскрое
сортиментов.
В зависимости от расположения в сортименте трещины делятся на
торцовые и боковые. Т о р Ц о в ы е трещины расположены на торцах и на
боковые стороны сортимента не выходят (рис. 89, а). Б о к о в ы е трещи
ны расположены на боковых сторонах сортимента, MorYT выходить на TOp
цы. Среди боковых трещин в пиленых сортиментах различают Пw1астевые
(рис. 89, б) и кромочные (рис. 89 , в).
Рис. 89. Схемы расположения трещин в
сортиментах:
а торцовые; б пластевые; в кромочные
Если трещины распростра..
няются на rлубину \1:енее 1/10 а б д
толщины сортимента (но не более
7 см для крyrлых лесоматериалов
и 5 мм для пило продукции) они называются н е r л у б о к и 1v1 И, если на
большую rлубину r л у б о к и м и. С к в о з н ы м и называются трещи
Hы' выходящие на две боковые стороны или на два торца сортимента. Сю
да же относятся и отлупные трещины, выходящие в двух местах на одну
сторону сортимента (Moryт образовать желобок). В шпоне трещины шири..
ной менее 0,2 мм называются с о м к н у т ы м и, а более широкие р а
зошедшимися.
Боковые трещины измеряют по rлубине сортимента в миллиметрах и
Длине в сантиметрах или соответственно в долях толщины и длины сорти..
мента. Для измерения rлубины пользуются тонким стальным щупом. Top
цовые метиковые, отлупные и морозные трещины в круrлых леСО lатериа
лах измеряют по наименьшей толщине сердцевинной доски или диаметру
Kpyra, в которые они MorYT быть вписаны, или же по наименьшей ширине
неповрежденной периферической зоны торца. Торцовые трещины усушки
в круrлых лесоматериалах измеряют по fлубине. В пилопродукции TOpЦO
230
вые трещины измеряют по протяженности на торце в миллиметрах или в
ДОЛЯХ той стороны сортимента, на который их проекция больше. Отлупные
торцовые трещины в пилопродукции измеряют по хорде или диаметру в
зависимости от Toro, менее или более половины окружности rодичноrо
слоя занимает трещина. В шпоне трещины измеряют по длине, а у разо..
шедшихся трещин измеряют и ширину; учитывают количество трещин на
1 м ширины листа.
Наименьшее снижение прочности из..за трещин наблюдается при
сжатии вдоль или поперек волокон; наибольшее.... при растяжении поперек
волокон, если rpещина расположена в плоскости, перпендикулярной дей
ствующему усилию, а также при скалывании, если трещина совпадает с
плоскостью скалывания. При изrибе наибольшее отрицательное влияние
оказывает трещина, перпендикулярная изrибающему усилию, располо
женная в нейтральной плоскости. Здесь нормальные напряжения OTCYТCT
вуют, но касательные напряжения lаксима:'1ЬНЫ и величина снижения
прочности оказывается пропорциональной уменьшению площади, рабо..
тающей на скалывание. По данным н.л Леонтьева, трещины не влияют на
tОДУЛЬ упруrости при растяжении и сжатии вдоль волокон, но сильно
снижают модуль упруrости при изrибе в том случае, коrда плоскость тpe
щины перпендикулярна изrибающему усилию. Трещины способствуют
проникновению влаrи и спор rрибов в rлубь сортимента.
Кроме трещин, вк.пюченных в rOCT 2140 81, встречаются поп е
р е ч н ы е раз рыв ы древесины от действия с ж и м а ю щ и х напряже
ний [15, 66]. Они возникают при чрезмерном изrибе тонких и малосбежи..
стых стволов растущих деревьев. Разрывы можно обнаружить на cTpora..
ных радиальных поверхностях пиломатериалов в виде прерывистых тре..
шин, почти перпендикулярных волокнам. Этот порок существенно снижа
ет механические свойства древесины, особенно прочность при растяжении
и ударную вязкость. Пиломатериалы с большим количеством таких тpe
щин неприrодны для конструкционных целей.
37. Пороки формы ствола
СбеЖIfСТОСТЬ. Для всех стволов деревьев характерно постепенное
уменьшение диаметра в направлении от комля к вершине (сбеr). Если на
каждый метр высоты ствола (длины сортимента) диаметр уменьшается бо..
лее чем на 1 см, такое явление признается ненормальным и считается по
роком.... с б е ж и с т о с т ь ю. Степень сбежистости определяется измере..
ние f разности между комлеВЫЬf и вершинным диаметром крyrлоrо сорти
мента (в комлевых бревнах нижний диаметр ИЗ\fеряют на расстоянии 1 м
от комлевоrо торца), а у необрезных пиломатериалов между шириной
комлевоrо и вершинноrо конца. Полученная разность относится к общей
длине сортимента и выражается в сантиметрах на 1 \f или В процентах.
231
Стволы лиственных ПОРОД более сбежисты, чем хвойных. Сильно
сбежистые стволы у деревьев, выросших на свободе или в редком стоянии.
Чем выше бонитет насаждения, тем стволы полнодревеснее, т. е. менее
сбежисты. Наименьшая сбежистость характерна для сортиментов, выпи..
ленных из средней части ствола, наибольшая из вершинной. Сбежи..
стость увеличивает количество отходов при распиловке сортиментов и их
лущении и косвенным образом влияет на прочность, так как является при
чиной появления в пиломатериал:ах порока радиальноrо наклона волокон
(см. ниже).
3акомелистость. Резкое увеличение диаметра в нижней части СТВО"
ла, встречающееся у всех пород, называется з а к о м е л и с т о с т ь ю. 3a
комелистость представляет со60Й частный случай сбежистости, коrда диа
метр крyrлых лесоматериалов или ширина необрезной пилопродукции у
комлевоrо торца более Чеl\f в 1,2 раза превышает диаметр (ширину) сорти
мента на расстоянии 1,0 м от этоrо торца.
О к р у r л о й закомелистость называется в TO l случае, если попе
речное сечение комлевой части имеет форму, близкую к окру ности
(рис. 90,а). Ребристая закомелистость характеризуется мноrолопастной
формой поперечноrо сечения. На боковой поверхности сортимента видны
продольные yrлубления (рис. 90,6).
Рис. 90. 3акомелистость:
а окрyrnая; б ребристая
3акомелистость измеряется
разностью диаl\lетров (ДЛЯ необ..
резных ПИЛОl\fатериалов ширин)
комлевоrо торца и сечения на pac
стоянии 1 м от Hero. При ребристой закомелистости допускается опреде
лять разницу между максимальным и минимальным диаметрами комлево
ro торца.
Овальность. Элипсовидность формы торца крyrлых лесоматериа..
лов, при которой наибольший диаметр не менее чем в 1,5 раза превышает
меньший, называется о в а л ь н о с т ь ю. Лорок измеряют разностью зна
чений указанных диаметров. Овальность сопровождает крень или тяrовую
древесину (см. ниже).
Наросты. Это местные утолщения ствола. Они MOryт быть с rладкой
(сувели рис. 91) или 6yrpистой окоренной поверхностью и спящими поч..
ками (капы) Иноrда капы можно отличить от сувелей по наличию на них
побеrов. Наросты образуются под воздействием rpибов, бактерий, вирусов,
химических areHToB, радиации, механических повреждений и т.п. Особен
ности фор rиpования наростов, обусловленные нарушением ростовых про..
цессов, исследованы в работах В.В. Коровина, л.л. Новицкой и др. На
а
о
232
продольном разрезе сувеля (СМ. рис. 91,а) rодичные слои изоrнуты и по
вторя ют наружные очертания нароста. Для капов характерно свилеватое
строение древесины. У хвойных пород образуются преимущественно CYBe
ли; у лиственных наросты обоих типов. Свилеватость древесины капов и
наличие в ней мноrочисленных следов спящих почек создает очень краси..
вую текстуру на разрезах. Особенно декоративна текстура капов rpецкоrо
ореха. Прикорневые капы часто достиrают значительных размеров. У ope
ха и березы они Moryт весить сотни килоrpамм, а иноrда и больше тонны.
Рис. 91. Сувели:
а) продольный разрез;
б) внешний ВИj\ с корой
а
.,
1
',,,:':.. ;о .'t.. .. ..
. " ! ':--. .' .-. f ., ;, : .: .
I ,. ./ (" "_' ".\>:-;' "., ., ""
. I -', ,у ,. '.1.
': t.. . . .} 'T .
.м /'_': 'J;( ,;; . ,:.. . i; ,, . ·
.. ", '1!"'I ' \.4 "'1,. \,'1'/ .
:,; ';; ,.;.,' :;; .. ,. . . .'! . .; .:
t:. 'If ,.. .. "j.. . ... 'r .. ....' : 7'''' /
.. ',;rM" . . ''''l; .
; ' .. .... . 0> 8. У., .', . . -:
II :. ' ' . ('.,.J;.'"/! :.'. -.' .
\:.\\'!'\ " ... ': ":' '. :ll' ,",k-, 4, '
q' ...... 'f!!.. \. ......, '.. "., """ .,.
. у,'" . ..уф.''''1 ."." .' ....., tf 1"
"' " ;: ;,' ..,. : J..:, '. ': ;' . . ,;У
Х :,"';Х,... ".' '
.- . ,.. о< t
:. ;- ."\\..., \
/\ :; .
'. , di%%fII//t
б I/д:j/i
На стволах карель
ской березы часто
образуются шаро..
видные утолщения с
характерной для нее
текстурой (C I. рис.
91,б). Древесина cy
велей и f еет боль..
тую усушку вдоль
волокон (от 0,5 до 1,0 %), НИЗКИЙ модуль упрyrости И малую прочность
при сжатии вдоль волокон. Древесина капов более плотная и твердая, чем
нормальная стволовая древесина и имеет менее выраженную анизотропию.
Наросты измеряют по длине и ширине. Они затрудняют использование
крyrлых лесоматериалов и осложняют их переработку, однако древесина
капов высоко ценится как материал для художественных ПОДелок и сырье
для облицовочноrо cтporaHoro шпона.
Кривизна. Искривление ствола по длине к р и в и з н а встречается
у всех древесных пород. Вследствие потери верхушечноrо побеrа и замены
ero боковой ветвью, из за наклона дерева в сторону лучшеrо освещения,
при росте на rорных склонах и по друrим причинам ствол дерева может
оказаться искривленным. Различают про с т у ю и с л о ж н у ю кривиз
ну, характеризующуюся соответственно одним или неСКОЛЬКИl\lИ изrиба IИ
сортимента.
Простую кривизну измеряют по величине стрелы проrиба сортиrvfСН"
та в leCTe ero искривления (в процентах от протяженности искривленноrо
участка сортиrvfента). При раскряжевке длинноrо СОрТИl\Iента на короткие
кривизна их окажется меньшей примерно во столько раз, на сколько рав"
ных частей был разрезан ДЛИННЫЙ сортимент. Сложную кривизну характе..
233
ризуют величиной наибольшеrо искривления, измеряемоrо так же, как в
случае простой кривизны.
Кривизна затрудняет применение КРУI'ЛЫХ лесоматериал.ов по назна
чению, снижает ВЫХОД пиломатериалов и шпона, служит причиной образо
вания радиальноrо наклона волокон.
38. Пороки строения древесины
Все пороки этой rpуппы можно разделить на семь подrрупп.
1. HeпpaBZL'lbHOe распОЛО:JJCенuе волокон u 20дичных слоев.
Наклон волокон. 'Так называется отклонение волокон от продоль
ной оси СОрТИ lента. Этот порок, который раньше назывался косослоем,
встречается у всех пород. В круrлых лесоматериалах он обусловлен при
РОДНЬП f спиральным расположение f волокон. Обнаруживается этот порок
на боковой поверхности по направлению бороздок коры, а в окоренных
сортиментах по винтовым трещина 1 (рис. 92,а). В пилопродукции И шпоне
различают две разновидности этоrо порока. Т а н r е н Ц и а л ь н ы й н а ..
к л о н волокон обнаруживается на танrенциальном разрезе по ОТКJIонению
от продольной оси СОрТИ fента напраВ:Iения смоляных ходов, сосудов,
сердцевинных лучей, трещин и полосок rpибных поражений (рис. 92,6).
,-
.: .. ,. .' . :', ' ';:./i:f'
а
ff
8
Рис. 92. Разновидности наклона волокон и способы ero измерения:
а тантенциальный наклон в круrлых лесоматериалах; б и в танrенциальный и
радиальный наклон волокон впилопродукции
Если указанные признаки выражены недостаточно четко, следует
прочертить риски тонким, но не острым инструментом или провести проб
ное раскалывание вдоль волокон; отклонение риски ОТ продольной оси
сортимента или неплоскостность поверхности радиальноrо раскола укажут
на на..rzичие порока.
234
Спиральное расположение волокон в растущем дереве связано с дe
лением камбиальных клеток косорадиалъными переrородками. ВО..l0кна
MOryт быть направлены по левым или правым: спиралям. rлавная причина
наклона волокон наследственность. Как правило, с возрастом степень Ha
клона увеличивается и на периферии ствола она больше, чем у сердцеви
ны. У хвойных пород в сердцевине и ювенильной древесине волокна pac
ПО..10жены по левым спира..1ЯМ, а ближе к периферии по правым.
Танrенциальный наклон волокон м:ожет образоваться в результате
распиловки прямо волокнистой доски (бруса) на мелкие детали при Ha
правлении резов под уrЛО\1 к продольной оси исходноrо сортимента. OT
личить указанный вид порока от природноrо танrенuиальноrо наклона во..
локон можно по одинаковой величине уrла наклона на противоположных
сторонах сортимента.
р а Д и а л ь н ы й н а к л о н волокон наблюдается при перерезании
rо,Зичных слоев на радиальной или близкой к ней поверхности пиломате
риала. Указанная разновидность наклона волокон (по старой терминоло
rии искусственный косослой) получается при распиловке сильно сбежи
стых, закомелистыx и кривых бревен. Если резы пилы проходят парал
лельно продольной оси бревна, то rодичные слои и следовательно, волок..
на на радиальной поверхности пиломатериала оказываются расположен..
RЫМИ под yrлом К ребру СОрТИf\lента (рис. 92,в). В этом случае на TaHreH
циальной поверхности ПИЛО fатериалов, а также на лущено r шпоне, ВИДНЫ
близко расположенные rpаницы rодичных слоев.
Наклон волокон измеряют в месте наибольшеrо проявления порока
на боковой поверхности круrлых лесомаrериалов по отклонеНИIО волокон
от линии, параллельной продольной оси сортимента, на протяжении 1 \1 И
выражают в процентах или сантиметрах. В комлевых бревнах наклон BO
локон измеряют, отступя на 1 м от нижнеrо торца.. Допускается измерять
порок на верхнем торце по хорде h (рис. 92,а) в сантиметрах или долях
диаметра торца. В пилопродукции наклон волокон ИЗ lеряют по величине
ОТ '10нения h (рис. 92,б,в) на длине 1, равной не менее двойной ширины
сортимента (в про центах от длины этоrо участка продольной оси). В шпо
не танrенциальный наклон измеряют так же, как в пилопродукции а ради
альный наклон по средней ширине перерезанных rодичных слоев, KOTO
рые подсчитываются на отрезке длиной 100 мм в том участке танrенци
альной поверхности листа, rде эти слои расположены наиболее тесно.
Наибольшее снижение прочности от этоrо порока наблюдается при
растяжении вдоль волокон, заметно снижается прочность при статическом
изrибе; наименьшее влияние при сжатии вдоль волокон. По дан ны!\-,
н.л. Леонтьева наклон волокон, равный 12 о о, вызывает снижение предела
· Такой метод измерения и по стандарту EN 131 О
235
прочности сосны при сжатии ВДОЛЬ волокон на 3 %, при статическом изrи..
6е на 11 %, а при растяжении ВДОЛЬ волокон на 14 %.
Модуль упруrости также существенно снижается при увеличении
наклона волокон, особенно при сжатии вдоль волокон.
Наклон волокон увеличивает усушку сортиментов в ПРОДОЛЬНОМ Ha
правлении и служит причиной образования винтовой покоробленности
(крыловатости) пиломатериалов, скручивания столбов. Кроме Toro, наклон
волокон затрудняет Iеханическую обработку древесины и снижает ее спо..
собность К изrибу.
СВИ..lеватость. Так называется извилистое или беспорядочное рас..
положение волокон, встречающееся чаще Bcero у лиственных пород.
В о л н и с т а я свилеватость выражается в более или менее упорядоченном
расположении волнообразно изоrнутых волокон, образует характерную
струйчатую текстуру (рис. 93). Наблюдается преим)щественно в комлевой
части ствола, особенно в места)\. перехода ствола в корни. Волнистая сви"
леватость наблюдается у березы, осины, клена
ясеня и друrих пород.
Рис. 93. Волнистая свилеватость у березы
П у т а н а я свилеватость характеризуется
беспорядочным расположением волокон; BCTpe
чается rлавным образом в древесине наростов ТИ
па капов. Обычно свилеватость представляет co
бой местный порок, но иноrда может обнару..
житься на большом протяжении ствола, например
в карельской березе (см. рис. 23,в).
Соrласно исследованиям н.о. Соколова,
А.Я. Любавской и др. строение древесины Ka
рельской березы отличается от строения обычной
березы повислой, кроме отмеченной особенности
расположения волокон, наличием крупных лож
ношироких сердцевинных лучей, содержащих
скопления мелких паренхимных клеток. Своеоб
разный, коричневатый узорчатый рисунок обу
словливается бурым пиrментом, находящимся в клетках сердцевинных лу
чей и паренхимы. Причины образования такой аномальной древесины рас..
сматриваются в работах В.В. Коровина, Н.Е. Косиченко, л.л. Новицкой и
др.
Измеряют ширину и длину свилеватой части поверхности в санти
м:етрах или долях ширины и длины сортимента, устанавливают процент
площади поверхности СОРТИl\'fснта занятой пороком. Свилеватость снижает
прочность при растяжении, сжатии и изrи6е, но повышает прочность при
236
скалывании, увеличивает ударную вязкость и сопротивление раскалыва..
нию. Механическая обработка свилеватой древесины затруднена. Вместе с
те\! свилеватость (особенно путаная) создает красивую текстуру, которая
высоко ценится при использовании древесины в качестве декоративноrо
материала. Поэтому свилеватость следует считать условным пороком.
Завиток. Это местное искривление rодичных слоев у сучков и про
ростей (см. ниже). На боковых поверхностях пилопродукции и в шпоне
заметны скобообразные, изоrнутые или замкнутые концентрические KOH
туры искривленных rодичных слоев. О Д н о с т о р о н н и м называется за
виток, выходящий на одну или две Сl\fежные стороны сортимента (рис. 94).
С к в о з н ы м называется завиток, выходящий на Две противоположные
стороны сортимента.
На боковых поверхностях пилопродук
ции И в шпоне измеряют ширину и длину за
витка в линейных мерах или в долях ширины
и длины поверхности, а также подсчитывают
количество завитков на 1 м или всю длину
сортимента (в пиломатериалах и заrотовках) и
на 1 \12 ИЛИ всю поверхность листа (в шпоне). Завитки, окружающие сучки,
допустимые в данном сортименте, не учитываются.
Наибольшее СНИ)l(ение прочности наблюдается при наличии сквоз
ных завитков, находящихся под действием растяrивающих напряжений.
Завитки снижают также ударную вязкость. Особенно опасны завитки для
мелких СОрТИ\lентов.
2. РеактИ61lая древеСИllа.
В наклонных и изоrнутых стволах и ветвях образуется особая дpeBe
сина, получившая в мировой ботанической литературе название р е а к
т и в н ой. Такая древесина образуется под воздействием силы тяжести,
вызывающей перераспределение ropMoHoB (ауксина и др.), стимулирую
щих или подавляюших ростовые проиессы; ветровой наrрузки; напряже
ний роста; ОС lотическоrо давления и друrих факторов.
Крепь. Этот порок строения древесины хвойных пород выражается в
кажуще ся увеличении ширины поздней зоны rодичных слоев. Креневая
древесина лишь по цвету напоминает позднюю древесину. Крень образу
ется преимущественно в сжатой зоне наклоненных или изоrнутых стволов,
Т. е. на нижней, обращенной к земле, стороне.
С п л о ш н а я к р е н ь (рис. 95,а) обнаруживается на торцах CTBO
лов, длительно подверrавшихся изrибу, в виде темноокрашенноrо участка,
заНИ\1ающеrо иноrда более половины сечения, имеющеrо овальную фОР 1У
Рис. 94. Завиток односторонний
237
и эксцентрично расположенные rодичные слои. Сердцевина С 1ещена в
сторону, противоположную креневой зоне. В креневой древесине rодич..
ные слои значительно шире, а в пределах каждоrо rодичноrо слоя переход
от светлой к темной зоне менее резкий, чем в нормальной древесине.
Обычно поверхность креневой древесины более rладкая, чем у нормаль
ной. Сплошная крень чаще наблюдается в комлевоЙ qасти cTBowla, а в ис
кривленных участках ствола \fожет быть в растянутой зоне. Встречается
также В нижней (сжатой) зоне ветвей.
,: /
, 11l \..
:. , %t;,': ,\ . d!' .
Е;' J({ r ';. ..':' . .. .? ) '.
,'. ' /i.,, '').', . . .....,;.."..
· .: 1!I/:llt ::.' '. .:.: - /Р I/lZ r
,'11 . .... т, /J
5. I\\'I ' ". -: -'. ... . :-
., j ..' 1.
.'.1' ,. ).
. . t' .... ,
. \ '}
. \. . .. . ': :.
...
" :. . . .... . "
','. ' :i;"
.
f.l
о
Рис. 95. Кренъ:
а СПJ10шная; б местная
м е с т н а я к р е н ь (рис. 95,6) возникает при кратковременном из
rибе ствола или действии друrих факторов. На торце ствола заметна в виде
дуrообразных участков, захватывающих один или несколько rодичных
слоев.
На боковых поверхностях пилопродукции и шпона сплошная и e
стная крепь видны как тусклые темные полось] различной ширины. Oco
бенно часто встречается и хорошо заметна крень у ели и пихты; в TeMHO
окрашенной ядровой зоне лиственницы, сосны, кедра крень видна хуже.
Крень измеряют по ширине и длине зоны, занятой этим пороком (в
линейных \1ерах или в долях соответствующих размеров сортимента);
MO)l(lIO также определять долю (в проиентах) площади СТОРОНЫ СОрТИ fен"
та, занимаемую пороком.
Креневые трахеиды имеют окрyrлую форму поперечноrо сечения;
ПОЭТО IУ ВИДНЫ крупные lежклеточные пространства То..Jщина стенок в 2
раза больше, чем в нормальных трахеидах. Слой 8з в стенках отсутствует,
238
а в слое 82 микрофибриллы наклонены ПОД уrлом 450, т. е. значительно
большим, чем обычно. Длина трахеид в креневой зоне, так же как и на дрyrих
участках быстроrо роста, на 10--40% меньше, чем у НОр -Iальной древесины.
у креневой древесиныI снижается примерно на 10% содержание цел
люлозы и увеличивается содержание лиrнина. Плотность, торцовая TBep
дость, прочность при сжатии ВДОЛЬ волокон и статическом изrибе повыша
ются. В то же время предел прочности при растяжении вдоль волокон и
ударная вязкость снижаются. Модули упрyrости вдоль волокон падают, а
модули сдвиra и l\10ДУЛИ упруrости при сжатии поперек волокон возрастают.
у сушка поперек волокон у креневой древесины примерно в 2 раза
f\fеньше, чем у нормальной. Однако YCYllIKa вдоль ВОпОКОН, из..за БОЛЫl10rо
yrла наклоча 1икрофибрилл, значительно увеличивается (в 10 и более раз).
Это вызывает продольное коробление и растрескивание пилопродукции.
Предел rиrpоскопичности у креневой древесины ниже, снижается
также проницаемость древесины для жидкости и rазов, что связано с
l\fеньшими раз lера 1И полостей трахеид и окаймленных пор; падает BOДO
поrлощение.
Присутствие крени в балансах снижает выход химически чистой
целлюлозы, увеличивает расходы на ее отбелку. Из..за крени ухудшается
качество древесной массы, используемой в бумажном производстве.
Тясовая древесина. Так называется порок строения древесины ли
ственных пород, родственный по происхождению крени. Однако в отличие
от крени этот порок образуется в верхней (растянутой) зоне искривленных
или наклоненных стволов и ветвей некоторых пород (бука, тополя и др.). у
бука после валки дерева тяrовая древесина может быть обнаружена по бо
лее светлой окраске с серебристым или перламутровым оттенком. Под
действием света, воздуха, а так же при сушке тяrовая древесина окрашива
ется в более темный коричневатый цвет.
На торцах лесоматериалов тяrовая древесина имеет вид дуrообраз..
ных участков, отличающихся цветом и структурой (пушисто..бархатистая
поверхность) от нормальной древесины. На радиальной поверхности и в
шпоне с хорошо видимыми rодичными СЛОЯМИ (дуб, ясень) наблюдается в
виде узких полосок тяжей. В лесоматериалах со слабовыраженными ro
дичными слоями (береза, клен) распознавание порока затруднено. У бука
рекомендуется обработать торцовую поверхность сортимента, имеющую
влажность 30---40 о о, ВОДНЫМ раствором хлорцинкйода при этом тяrовая
древесина окрасится в сине фиолетовый IIвет. Способы ИЗ lерения тяrовой
древесины такие же, как и для крени.
Содержание волокон либриформа увеличивается, они имеют мень..
ший диаметр, но большую длину и значительно утолщенные стенки. В
стенках волокон либриформа имеется мощный желатинозный слой, высти
лающий внутреннюю поверхность (со стороны полости). Этот слой боrат
239
целлюлозой и не одревесневает. Общее содержание целлюлозы и золы
выше, а лиrнина и rемицеллюлоз ниже, чем у нормальной древесины.
Плотность тяrовой древесины примерно на 10----30 % выше. Усушка
тяrовой древесины ВДОЛЬ волокон примерно в 2 раза больше, чем у HOp
мальной древесины; однако снижение усушки поперек волокон меньше,
чем у креневой. Прочность при сжатии вдоль волокон меньше, а прочность
при растяжении вдоль волокон и ударная вязкость больше, чем у HopMaJIb
ной древесины.
Тяrовая древесина затрудняет механическую обработку пило ате
риалов, приводя к образованию ворсистых и мшистых поверхностей. 01"..
деляющиеся при резании волокна забивают межзубные впадины пил, и
процесс пиления замедляется.
Следует ОТ1vfетить, что у нас этот порок изучался мало. В связи с ис
пользованием низкосортной древесины лиственных пород предстоит про
вести более широкие исследования влияния.этоrо порока на качество дpe
весины.
з. Нереzулярные анатомические образования.
JIожное ядро. Такое название получила темноокрашенная BHyтpeH
няя зона древесины лиственных пород с нереryлярным ядрообразованием
(береза, бук, ольха, осина, клен, rpаб, липа и др.). rраница ложноrо ядра
обычно не совпадает с rодичными кольцами. От заболони оно отделено
чаще темной, реже светлой (например, у березы) каймой. Иноrда темная
кайма делит ядро на секuии.
На поперечном разрезе ствола в зависимости от фОр1vfЫ различают
о к р у r л о е , з в е з Д ч а т о е или л о п а с т н о е ложное ядро (рис. 96).
Оно окрашено в темно..бурый или красно бурый цвет, иноrда с лиловым,
фиолетовым или теf\fно зеленым oтreHKO T. На продольных разрезах замет..
на широкая полоса одноrо или нескольких из указанных цветов.
а
.. . '
. ,.. >;.
;.' ."> ,
do "" .:.. 7 «
,. "',.. .7.<6' /J
,; -., "-t' l...
:'u:8-i'.':' .,' . . .;:: ..
. , , '.; : ;:
::. ': :: .
Рис. 96. Ложное ядро:
а окруrлое; б звездчатое; в .ilопаетное
240
Причинами образования пор ока мотут быть: возрастная дифферен
циация тканей, раневая реакция дерева, воздействие rpибов, влияние силь
ных морозов.
В круrлых лесоматериалах ЛОJЬ.ное ядро измеряют по наименьшему
диа\-fетру кpyra, в который оно может быть вписано; в фанерном сырье
(чураках) измеряют наименьшую ширину свободной от порока перифери..
ческой зоны (в линейных мерах или долях диаметра торца). В пилопродук
ции и шпоне измеряют размеры зоны, занятой пороком.
Ложное ядро ухудшает внешний вид древесины. Эта зона древесины
им:еет пониженные проницаемость, прочность при растяжении вдоль воло
кон, ударную вязкость. При наличии ложноrо ядра уменьшается способ
ность древесины к заrибу. У березы ложное ядро леrко растрескивается.
По стойкости к заrниванию ..lожное ядро часто превосходит заболонь.
Внутренняя заболонь. В древесине дуба, ясеня (иноrда и у дрyrих
лиственных пород) в зоне ядра образуется несколько смежных rодичных
слоев, похожих по пвету и друrим свойствам на заболонь. Этот участок
древесины называется в н у т р е н н е й з а б о л о н ь ю . В крyrлых сорти
l\tlemax на торцах среди темно окрашенной древесины ядра заметно одно
или несколько колец светлоrо цвета разной ширины (рис. 97). В пиломате
риа.1ах на радиальных или близких к ним поверхностях заметны ровные
светлые полосы. На танrенциальных поверхностях внутренняя заболонь
наблюдается в виде более или менее широкой полосы, которая при перереза
нии rодичных слоев выклинивается. Внутренняя заболонь образуется вслед
СТБие нарушения нормальной деятельности камбия, вызванноrо морозами.
Рис. 97. Внутренняя заболонь
в крyrлых СОРТИ\lентах изме
ряют наружный диаметр ко,;тъца
внутренней заболони, а также шири
ну кольца. В ПИЛОПРОДУКЦИИ и шпоне
измеряют ширину и длину или пло
щадь зоны, занятой пороком.
ВнуТренняя заболонь, как и
нормальная, имеет значите:IЬНО
меньшую стойкость против заrни
вания, чем ядро; леrко пропускает
жидкости. Усушка древесины BНYТ
ренней заболони несколько меньше,
чем ядровой древесины.
ПЯТНIIСТОСТЬ. В древесине растущих деревьев лиственных пород
вследствие раневой реакции, воздействия химических факторов rpибов и
241
HaceKorvlbIx образуются сравнительно небольшие по размеру темноокра..
шенные участки древесины, по цвету наПО lинающие ядро и сердцевину.
т а н r е н Ц и а л ь н а я п я т н и с т о с т ь чаще Bcero встречается у
бука и заметна на торцах в виде вытянутых по rодичному слою пятен mи
риной, примерно равной ширине rодичноrо слоя и длиной до 2 см, а ино..
[да и более. На танrенциальных разрезах видны продольные широкие по
лосы коричневатоrо или серо коричневоrо цвета без кpacHoBaToro оттенка,
на радиальном разрезе узкие полосы с резко выделяющимися на темном
фоне сердцевинными лучами.
р а Д и а л ь н а я п я т н и с т о с т ь встречается у лиственных пород
(чаще у березы), обычно ближе к центральной части ствола; на торцах сор..
тиментов за fетна в виде небольших пятен темно..буроrо, коричневоrо или
TeMHo cepOTO цвета, вытянутых преимущественно по радиальному направ
лению, т. е. вдоль сердцевинных лучей. На продолъных разрезах пятни..
стость наблюдается в виде продольных полос, суживающихся по концам.
Возникает под воздействием rpибов и насекомых, в результате поврежде..
ний коры птицами.
Про ж и л к и, или сердцевинные повторения, как уже отмечалось,
постоянно встречаются в древесине березы (служат для нее диаrностиче
ским признаКО?\f), а также у друrих лиственных пород (ольхи, рябины и
др.). Прожилки хорошо заметны на радиальном разрезе в виде коричневых
черточек, расположенных обычно у rраниц rодичноrо слоя, на танrенци"
альном разрезе они имеют петлеобразную форму. В шпоне различают раз
бросанные и расположенные скученно, в виде переп.аетающихся полосок,
rрупповые прожилки.
Сердцевинные повторения, по мнению ряда исследователей, пред..
ставляют собой заросшие рыхлой паренхимной тканью следы поврежде
ний камбиальноrо слоя дерева личинками насекомых. Н.Е. Косиченко не..
давно показал, что это слаборазвитые зоны аномалий древесины, харак"
терных для карельской березы.
В крyrлых лесоматериалах пятнистость не учитывается. Впилопро..
дукции и шпоне измеряют длину и ширину или площадь зоны пятнистости
в процентах от площади соответствующей поверхности сортимента. На
механические свойства крупных сортиментов пятнистость существенноrо
влияния не оказывает. Однако в шпоне в местах крупных пятен радиаль..
ной пятнистости происходит растрескивание. Большое количество прожи..
лок может снизить прочность шпона при растяжении.
4. Сердцевина, смеzченная и двойная сердцевина
Сердuевина, представляющая собой часть ствола, описана ранее
(см. rл. 1 и 2). В круrлых сортиментах присутствие сердцевины неизбежно
и поэтому пороком не считается. В пилопродукции ИЗ fеряется rлубина за..
леrания сердцевины в миллиметрах или долях толщины, считая от бли..
242
жайшей пласти или кромки. Сердцевина и примыкающая к ней ювенильная
древесина существенно снижают прочность сортиментов малоrо сечения. В
крупных пиленых сортиментах присyrствие сердцевины нежелательно из за
мноrочисленных заросших сучков BOKpyr нее. Кроме Toro, при сушке сорти
менты, выпиленные таким образом, что в них оказыв ется сердцевина, как
правило, растрескиваются вследствие анизотропии усушки. Сердцевина леr
ко заrнивает.
Смещенная сердцевина. Порок выражается в эксцентричном pac
положении сердцевины; затрудняет использование круrлых леСО fатериа
лов, указывает на наличие реактивной древесины.
Двойная сердцевина. В сортиментах, выпиленных из ствола вблизи
ero разделения на отдельные вершины, 10ryт быть обнаружены две, ино
rда и более, сердцевины. Каждая сердцевина имеет свою систе'fУ rодич
ных слоев и по периферии ствола окружена общей системой rодичных
слоев. Сечение ствола принимает овальную форму. (рис. 98).
>
..... ....... - -""
. ...... и - .,..
. _' . . "- .. -:;;.........:: ,", .o;..' "
" """. 6 ... ..;, '.'0\.
, 'с' . ""....,..... .
чi ll " " .. \'. ',' '. . ,. if; \'. '. '.}
),' 1 .":1!f t., .: ,'.\ ... ." ) /I' I;I
. t ..' IY . .' I '. ..... biII
.' . " '') t-. "...t' , ', .,
. \,' \".' ]J 'It .. ...
'. \,' "'O . " '.' "Т.! " '
' : ::i' ' :a ,: ./" -::
< -':
: .,"' --:: '. ..
; "\ l'II !' 1! ' iH
I . 11" l' ' i!}.::;'
I 1', i' I .. ..
'JJ ':1' 11::fl
" ..81..
. lil 1 ' 1", .
'1' .. "';'Е'"
'! 1.,.:1,
: I J I ' ,I .. fi : I
!А i fj,/ "II! ( :1!1 p ,
,1 I Ч' 1" , / .J i.
1'. l' .r
.' 1" ·
. 11 . ' '. :,", l'
! : - I ;".t' t
.. .,.'.
1', С }
, ' . .,....
. 111. '. ...
:'!11J ' .1!,t 1 f
; ,;. I IJ " !
, '.=. .,.С,
l . . ,:: ;: J
.:1' . I а; ,
;Oi:I ' ./ 'i, ;l
....., I м
ii' .,' , ;'/ ! \ , :i
( : : .' I
.;1/1. . ';!!' ' -
'i11' r:.I ' ! 11
'1,ё/ ' !III: 1','
, .f' I .,
. t 1- .. I
, t-!l:::I:, I
...... .!iJ .. I li
".\fJ ( :I .
Рис. 98. Двойная сердцевина в стволе сосны
в пилопродукции и шпоне измеряют
длину участка с двойной сердцевиной, а в
крyrлых лесоматериалах только отмечается
наличие этоrо порока. Пиленые сортименты с
двойной сердцевиной сильнее коробятся и
растрескиваются. Механическая обработка
круrлых сортиментов (распиловка и лущение)
затрудняется и сопровождается увеличением
количества отходов.
5. Пасынок II 2Лазкu.
в эту подrpуппу включены очень крупные или, Ha
оборот, крайне малые сучки.
Пасынок представляет собой отставшую в росте или
отмершую вторую вершину ствола, которая пронизывает
сортимент под ОСТРЫIVI уrлом к ero продольной оси на зна..
чительном протяжении (рис. 99). В круrлых лесоматериалах
пасынок имеет вид сильно вытянутоrо овала, впилопро"
ДУКЦИИ И шпоне полосы или овала с самостоятельной сис
темой rодичных слоев. Порок измеряют по наименьшему
диаметру ero сечения. Пасынок нарушает однородность
строения древесины, а в пилопродукции и целостность,
снижает прочность, особенно при изrибе и растяжении.
Рис. 99. Пасынок
243
rлазки это следы неразвившихся в побеr спящих почек., которые
обнаруживаются в пилопродукции и шпоне. Диам:етр rлазков не более
5 ММ. Различают rлазки.. раз б р о с а н н ы е и r ру п п о в ы е (три и бо
лее rлазка на расстоянии друr от дрyrа, меньшем 1 О fM). Кроме Toro, в
шпоне выделяют с в е т л ы е, почти не отличающиеся по цвету от ОКРУ"
жающей древесины, и т е м н ы е rлазки.
Разбросанные rлазки измеряют по количеству их, а rpупповые по
ширине и длине занимаемой ими зоны. В мелких сортиментах rлазки, oco
бенно находящиеся в растянутой зоне опасноrо сечения, снижают проч
ность при статическом изrибе и ударную вязкость.
6. Раны.
Сухобокость. Так называется наружное одностороннее омертвление
ствола. Лишенный коры участок обычно вытянут по длине ствола и уrлуб
лен по отношению к оста..туьной поверхности, по краям имеет наплывы в
виде валиков (рис. 100). Этот порок встречается в древесине всех пород;
образуется вследствие обдира, ушиба, ожоrа или переrpева коры растуше
[о дерева. У лвойных пород сухобокость сопровождается повышенной
смолистостью. В области сухобокости часто появляется заболонная rpиб
ная окраска, а также ядровые окраски и rнили, которые смещены в наруж
ные зоны древесины.
Рис.lОО.Сухобокость
.
\.- '.- . . о .,. - ...:N o"
'.. ..; ,= , . \
$ . . +1f0\': ",'С. -4
. .' :.2;' i ',. ,/
. . ,. .. С\\',. :.... ..
".'...."\"..... ... ' J i
Л" .... )....... . )
. l' -.с' ос\. ,, \. I .r"
."" .... .,........
. f' .,.,.' ..
'. ...; ,
о . . 5 ;..::, I о .....,.
..I: ' . .:{i.Jjf,;nJJ) I .' flr
l:;\. '"\ol. ': 'li.:I,. __", \\, .,
' . ..... ; I f'r'f....- ,J " ..
",. I}.,.. I '/. . '
\: ::i.Щ{: · . ,1 ,
. . .1.,-"
't:"
Сухобокость измеряют в
крyrлых лесоматериаJlах по rлу..
бине, ширине и длине.
Сухобокость изменяет пра
вильную форму круrлых сорти-
leHTOB, вызывает местное ис
кривление rодичных слоев и обычно нарушает целостность древесины у
мест наплывв;; снижает выход пиломатериапов и шпона
Прорость это зарастающая или заросшая рана, содержащая кору и
омертвелую древесину. При частичном зарастании рана леrко обнаружи
вается на боковой поверхности ствола. В случае полноrо зарастания про
рость за\fетна только на поперечном разрезе, как отлуповидная щель и
внyrpенняя радиальная трещина, заполненная остатками коры (рис. 101,6).
Различают прорость о т к рыт у ю (рис. 1 О 1 ,а), выходящую только
на боковую поверхность сортимента или на боковую поверхность и торец,
и з а к рыт у ю, обнаруживаемую на торцах круrлых лесоматериа..'10В
· Из этих почек образуются так называемые "водяные побеrи"
.. По стандарту EN 844..1' r..lазки входят в порок "булавочные сучки", а их COBO
КУПНОСТИ называются "кошачья лапа".
244
(рис. 101,6) и пилопродукции. Открытая прорость имеет ширину обычно Me
нее 2 см, что позволяет отличать ее от более широкой раны сухобокости.
а
Рис. 1 О 1. Проростъ:
а открытая; б закрытая
в пило продукции И шпоне среди открытых проростей выделяют
о Д н о с т о р о н н ю Ю, выходящую на одну или две смежные боковые
стороны сортимента, и с к в о з н у Ю, выходящую на две противополож
ные боковые стороны сортимента.
Кроме Toro, в шпоне MorYT быть еще такие разновидности пророс
тей: с р о с ш а я с я след от закрытой прорости в виде вытянутоrо участ"
ка (шва) свилеватой древесины; с в е т л а я близкая по цвету кокру..
жающей древесине, и т е м н а я , содержащая включение коры или значи..
тельно отличающаяся по цвету от окружающей древесины.
В крyrлых лесоматериалах открытую и закрытую прорость измеряют
по наименьшей толщине сердцевинной вырезки (доски), в которую она
может быть вписана.
В пиломатериалах прорость измеряют по rлубине, ширине, длине и
количеству в штуках на 1 м длины или всю сторону сортимента, в шпоне
по длине и количеству в штуках па 1 м2 ИЛИ всю площадь листа.
Прорость нарушает целостность древесины и сопровождается ис
кривлением rодичных слоев. Степень влияния проростей на качество дре..
весины зависит от их разновидности, размеров, местоположения, количе
ства, а также от характера СОрТИ 1ента.
Рак. Этот порок представляет собой рану, возникающую на поверх
пости ствола растущеrо дерева в результате деятельности rpибов и бакте
рий. Рак может быть о т к рыт ы м в виде незаросшей раны с плоским или
неровным дном, ступенчатыми краями и наплывами у периферии, или
з а к рыт ы м в виде заросшей раны с ненормальными утолщениями TKa
245
ней коры и древесины возле пораженных мест. Встречается у лиственных
и хвойных пород. У хвойныIx пород сопровождается сильным смолотече
ние 1 и заС\10лением древесины (рис. 102). Открытый рак измеряют по ши
рине, длине и rлубине раны, закрытый по длине и толщине вздутия в ли
нейных fepax или долях размера сортимента.
Рис. 102. Рак сосны
При этом пороке нарушается правильная
форма крyrлых СОрТИ fентов. В связи с изменением
строения и повышенной смолистостью древесины у
хвойных пород за1рУДНЯется использование сорти
метов по назначению.
:: ; :'"
'.". , &-
:'i-,,
!.t. :,
tl'J "" ;, \.\
:. .{. \\
} : \l ;
.. )' ?\'
. .: \1. .;'
'. . ":.-< \,.., '. .\.
, ::-. .. ,. ',' \ .
.. ' ":; [1"
... ; '\ : ';Ч '.
: , . . ... . I
..'. \ >"" ,
I: ' !' tt: '. L" "h;;' w:.. S.
.): :, ... .
'" .. . '" "
r ' \',
7. НенорлtШlьные О'Wlо;)/сенuя в древесине.
Засмолок. Так называется обильно пропи
танный смолой участок древесины, образующийся
'v .
вследствие ранения стволов хвоиных пород , co
держащих смоляные ходы и смоляные клетки в древесине. Чаще Bcero за..
смолки встречаются у сосны. IIa круrлых сортиментах обнаруживаются по
наличию ран и скоплению смолы. ЗаС 10ленные участки темнее окружаю
щей нормальной древесины и в тонких СОРТИ\1ентах просвечивают.
Порок измеряют по длине, ширине и rлубине или площади засмо
ленноrо участка. Засмоленная древесина имеет значительно \1еньшие BO
допроницаемость, влarо.. и водопоrлощение, но большую плотность и по
ниженную ударную вязкость; теплота сrорания пропитанной смолой дре..
весины, по данным с.и. Ванина, увеличивается (на 30 о о при смолистости
в 45 %). Засмоленная древесина имеет повышенную стойкость к заrнива
нию, но плохо отделывается и склеивается.
КаРI\1аше . Этот порок, который назывался ранее СМОЛЯНЫl\1 Kap
rvlаШКО f, представляется собой полость внутри или между rодичными
слоями, заполненную С 10ЛОЙ или камедями. Такие смоловместилища
встречаются у хвойных пород, содержащих смоляные ходы в древесине,
особенно часто у ели. На торцах видны дуrообразные трещины луночки,
плоской стороной обращенные к центру ствола, а
выпуклой к ero периферии (рис. 103). На TaH
rенциальной поверхности кармашки представ
ляют собой уrлубления в виде овала, вытянутоrо
в продольном направлении, на радиальном раз
резе они заметны в виде коротких щелей.
Рис. 103. Кармашки
· у лиственных ПОрОД европейский стандарт предусматривает возможность на..
lИЧИЯ подобноrо ПОрОl\а в виде участка с повышенным содержание\1 камеди.
246
в пилопродукции различают кармашки: о д н о с т о р о н н ИЙ, BЫ
ХОДЯЩИЙ на одну или две смежные стороны сортимента, и с к в о з н ой,
ВЫХОДЯЩИЙ на две противоположные стороны. Размеры кармашков у ели
сибирской MOryт колебаться от нескольких миллиметров до 1 О 15 см.
Кармашки возникают в результате подкоровоrо повреждения камбия при
наrревании отдельных участков ствола солнечными лучами в морозный
период. Мелкие кармашки Moryт образовываться и от повреждения Hace
комыми. Для улучшения добычи живицы из ели можно создавать кармаш
ки искусственным путем, нанося специальным инструментом крупные
подкоровые повреждения камбия.
Кармашки измеряют по rлубине, ширине и длине, а таюке учитывают
их количество в штуках: в пилопродукции на 1 м длины или всю длину
сортимента, в шпоне на 1 м2 ИЛИ всю площадь листа. Вытекающая из Kap
машков смола препятствует отделке и склеиванию деталей изделий. В мел
ких деталях кармашки MOryт существенно снизить прочность древесины.
ВОДОCJIОЙ. Так называются участки ядра или спелой древесины с по..
вышенной влажностью в свежесрубленном состоянии. Этот порок встречает..
ся в комлевой части ствола как у хвойных пород (сосны, кедра и особенно
часто ели и пихты), так и у лиственных пород (осины, ильма, тополя и др.).
На торцах лесоматериалов видны темные пятна различной формы, а
на продольных разрезах полосы. После высыхания пятна водослоя блед
неют и на этих участках древесины появляются мелкие трещинки. Зимой
водослой заметен в виде мерзлых стекловидных пятен. По высоте ствола
водослой распространяется от комля на 3 5 м, а иноrда и на 1 11 М.
Влажность сосны и ели в зоне водослоя в 3---4 раза превышает влажность
здоровой древесины (ядра или спелой древесины).
В круrлых лесоматериалах ВОДослоЙ измеряют по наименьшей тол
щине сердцевинной вырезки (доски), по наименьшему диаметру Kpyra, в
которые он может быть вписан, или же по наименьшей ширине свободной
от порока периферической зоны торца; по площади зоны, занятой пороком.
В пилопродукции измеряют ширину и длину или площадь зоны, занятой
ПОрОКОМ.
Причины образования водослоя пока еще окончательно не YCTaHOB
лены. Некоторые исследователи считают, что этот порок В древесине иль..
ма, тополя, пихты И дрyrих пород вызывается деятельностью бактерий. В
ряде работ возникновение водослоя связывают с проникновени м дожде..
вой воды через незаросшие сучки.
о.и. Полубояринов высказывал предположение о rpибной природе
водослоя у осины. По данным указанноrо автора появление водослоя в
осине приводит к снижению механических свойств в cpeДHe 1 на 10 %;
особенно заметно падает ударная вязкость. Водослойная древесина ОТЛИ
чается от здоровой повышенной усушкой и разбуханием. Замечено повы
шение предела rиrроскопичности. Водослой затрудняет пропитку древеси
247
ныI антисептиками. Повышенная способность к водопоrлощению может
служить причиной утопа при сплаве. По исследованиям ЦНИИМОДа
(в.д. Дышловая и А.П. Поцелуйко) образование водослоя у ели и сосны
связано с перенасыщенностью почвы влarой. Отмечается значительная
хрупкость водослойной древесины указанных пород. Наличие трещин в
центральной зоне водослоя у растyыQИХ деревьев и образование треrцин
при подсыхании срубленной древесины снижает выход высококачествен
ных пиломатериалов.
39. Химические окраски
Окраски этой rpуппы возникают на свежесрубленной или сплавной
древесине в результате химических и биохимических процессов. От красок
rpибноrо происхождения химические окраски отличаются большей paBHO
мерностью и расположением в поверхностных слоях древесиныI (на rлуби
не 1 5 мм). После просыхания древесины окраски в большей или меньшей
мере выцветают.
Про Д у б и н а представляет собой красноваrо"коричневую или си..
невато..бурую окраску rлубиной до 5 мм У сплавной древесины, появляю..
щуюся в результате окисления дубильных веществ. Ж с л т и з н а наблю..
дается на сплавной древесине хвойных пород в виде сплошной поверхно..
стной окраски лимонно..желтоrо цвета. Окраска возникает вследствие хими
ческих изменений в содержимом живых клеток заболони при недостатке ки
слорода. При этом образуются желтоrо цвета вещества, которые в результате
интенсивной сушки выносятся к поверхности и окрашивают древесину.
В шпоне химические окраски в зависимости от цвета и способности
lаскировать текстуру делят на с в е т л ы е и т е м н ы е . Химические ок..
раски не влияют на физико"механические свойства древесины, лишь
ухудшая ее внешний вид. Наличие этоrо порока учитывают в шпоне и дpy
rих облицовочных Iатериалах.
40. rрибные поражения
[рибы ранее относили к низшим споровым растениям; теперь их BЫ
деляют в самостоятельное царство живой природы (Mycota). Характерное
отличие rpибов .... отсутствие у них хлорофилла. Поэтому они нуждаются в
rOToBЫX орrанических веществах. Различают rpибы с а про т р о Ф ы и
пар а з и ты. Первые находят питательныIe вещества в тканях мертвых
растений, а вторые.... в живых растениях. Кроме Toro, имеются п о л у па..
раз и ты, которые 10ryT жить как паразиты и как сапротрофы; к этой
rpуппе относятся мноrие из rpибов, вызывающие разрушение древесины.
fрибы размножаются преимущественно спорами, предстаВЛЯЮЩИfvlИ
собой мелкие клетки, покрытыIe толстой оболочкой. Они переносятся воз..
душными течениями или водой, распространяются насекомыми. В расту..
248
щие деревья споры проникают через раны, появляющиеся в результате OT
мирания ветвей или вследствие повреждений, наносимых человеком, ЖИ"
вотными, насекомыми и др. Неповрежденная кора препятствует проникно
вению спор.
При блarоприятных условиях споры прорастают, образуя rифы (TOH
кие бесцветные или окрашенные НИТИ), которые, разветвляясь и сплетаясь,
формируют \1 И Ц е л и й rpиба, или rpибницу во всех ее видоизменениях
(пленки, шнуры, ризоморФы); из rиф же состоит и плодовое тело rpиба,
служащее для образования спор. При ВЛЮJ(НОСТИ древесины ниже 20 % rpи
бы развиваться не MOryт; невозможно также развитие rpибов в древесине,
полностью насыщенной водой, так как в ней недостает воздуха. При те fпе
ратуре ниже 2 ос и выше 40---45 ос развитие rpибов прекращается.
Некоторые rpибы потребляют только содержимое клеток, дрyrие
разрушают и клеточные стенки. Для перевода питательных веществ в pac
творимое состояние, коrда они леrко усваиваются орrанизмом, rpибы вы..
деля ют орrанические вещества белковой природы Ф е р м е н ты.
Под воздействие!\1 rрибов в древесине происходят двоякоrо рода из
менения. В одном случае физико механические свойства древесины прак
тически сохраняются она лишь принимает ту или иную окраску, завися
щую от выделяемых rpибом пиrментов или цвета rиф. TaKoro рода изме..
нения вызывают rрибы, получившие название Д е р е в о о к р а ш и в а ю ..
щи х. Проникая в древесину, rифы этих rpибов распространяются по по..
лостям сосудов И трахеид. Сюда они попадают из паренхимных клеток, rде
имеются леrкорастворимые питательные вещества. Редко rифы этих rри
60В переходят из клетки в клетку через отверстия, проделанные ими сами..
ми в стенках.
В дрyrих случаях rpибы вызывают ИЗl\fенение физико"механических
свойств древесины и в конце концов разрушают ее; TaKoro рода ИЗl\lенения
называются rниением древесины, а вызывающие их rрибы д е р е в о ..
разрушающими.
Первичные изменения клеточных стенок заключаются в появлении в
них отверстий, проделанных rифами. Дальнейшие изменения зависят от
выделяеl\IЫХ rифами ферментов и последовательности их действия.
Различают два типа rниения к орр о з и о н н ы й и Д е с т р у к
т и в н ы й . в первом случае древесина приобретает характерную ячеистую
структуру. На определенных стадиях процесса rниения в древесине появ
ляются выцветы или белые пятна целлюлозы. Исследование химическоrо
состава rнилой древесины показало, что при этом типе rниения уменьша
ется содержание лиrнина, количество же целлюлозы почти не меняется.
Примером коррозионной (ячеистой) rнили может служить rниль сосны от
сосновой rубки Phelliпиs piпi (Тhore ех Fr.) Pil. или ели от корневой ryбки
Foтitopsis aппosa (Fr.) Karst. и др.
249
При деструктивном типе rниения происходит равномерное paCTBO
рение стенок клеток без образования в них крупных отверстий. В древеси-
не появляются мноrочисленные трещины вдоль и поперек волокон, и она
распадается на отдельные ПРИЗ\fатические кусочки; относительное coдep
жанне лиrнина возрастает за счет уменьшения количества целлюлозы.
rнили деструктивноrо типа вызывают, например, домовые rpибы Serpu/a
/acrimaпs (Wulf ех Fr.) Bond. и др.
Таким образом, все rpибы в начале развития вызывают изменение
цвета древесины: пораженные места становятся бурыми, коричневыми,
красноватыми и др. В дальнейшем дерево окрашивающие rpибы почти не
изменяют свойств древесины, а дереворазрушающие вызывают постепен
ное полное разрушение древесины (Т. е. rниль). Более подробные сведения
о rpибах изложены в курсах лесной фитопатолоrии [76].
rрllбные ядровые пятна и полосы. Это порок, выражающийся н
изменении цвета древесины центральной зоны ствола (настоящеrо, ложно..
ro ядра или спелой древесины) без снижения ее твердости. Порок возника..
ет под действием деревоокрашивающих или дереворазрушающих rрибов,
встречается в древесине растуших деревьев всех пород. В срубленной дpe
весине дальнейшее развитие порока обычно прекращается.
В области ядра или спелой древесины на торцах видны крупные пят
на различных очертаний лунки, кольца или сплошные зоны поражения,
на продольных разрезах за\fетны продольные полосы. Пятна и полосы MO
ryT иметь различный цвет бурый, ь."Расноватый, коричневый, реже чер
ный и серо фиолетовый. В крyrлых лесоматериалах ядровые пятна и поло
сы измеряют ОДНИ\I из способов, указанных ДЛЯ водослоя. В пилопродук"
ции И шпоне окрашенная зона измеряется в линейных мерах или в долях
ширины, длиныI И толщины, а также в процентах площади соответствую
щей стороны СОрТИ lента. Исследованиями ЦНИИМОДа (С.Н. rоршин,
А.Л. Михайличенко и н.п. Нечаева) установлено, что rpибы Phelliпus piпi
Thore ех. Fr. и Phelliпus piпi var. abietis (Karst) Pil., вызывающие появление
rрибных окрасок и пятен в сосне и ели, практически не снижают прочность
при статических наrрузках, а твердость может быть даже HeMHoro выше,
че 1 в здоровой древесине. В то же время ударная вязкость сильно снижа
ется (на 30 40 о о). Водопоrлощение. и водопроницаемость повышаются,
ухудшаются биостойкость и внешний вид древесины.
Ядровая ["пиль. Порок образуется в древесине растущеrо дерева ПОД
действием разрушающих rpибов. При этом снижается твердость и проч
ность древесины; происходит изменение ее структуры и цвета.
В растущем дереве различают напённую и стволовую rниль (рис.
104,а,б). Н а п ё н н а я rниль возникает в корнях И.1И В поврежденных Mec
тах комлевой части ствола. Постепенно суживаясь, она распространяется
вверх по стволу иноrда на несколько метров. С т в о л о в а я r н и л ь Ha
чинается от обломанных ветвей или ран на стволе, распространяясь от мест
250
заражения вверх и вниз; имеет форму сиrары. До комлевой части ствола
rниль обычно не доходит. На торцах лесоматериалов rшшь наблюдается в
виде крупных пятен различных очертаний лунок, колец или сплошной зо..
ны поражения в центральной части ствола; иноrда зона поражения смещена
от центра и даже выходит на периферию. На прОДО.:ThНЫХ разрезах rнШJЪ за
метна в виде полос.
Пестрая ситовая
r н и л ь проявляется в том, что
на красновато буром фоне пора..
женной древесиныI заметны мнo
rочисленные мелкие белые или
желтоватые пятнышки, вытянутые
вдоль волокон. Древесина может
долrое время сохранять целост
ность. При более сильном разру
шении древесина приобретает
ячеи ю или волокни cтpYK
туру (рис. 105, а), становится мяr
кой и леrко расщепляется. Встречается в древесине хвойных и лиственных
пород.
Бурая трещиноватая rниль (рис. 105,б) характеризуется
бурым с различными оттенками цветом и трещиноватой структурой пора
женной древесины. Мноrочисленные трещины, направленные вдоль и по
перек волокон, иноrда содержат скопления беловатых IL"'1eHOK rpибницы
По трещинам древесина распадается на призматическоrо вида кусочки,
леrко деформируется и растирается \fежду пальцами в пороmок. Встреча
ется у хвойных и лиственных пород.
Б е л а я в о л о к н и с т а я r н и л ь имеет светло желтый или почти
белый цвет, иноrда на древесине видны узкие извилистые черные линии.
Такая пестрая окраска напоминает рисунок мрамора. rниль встречается в
стволах деревьев лиственных пород. При сильном разрymении древесины
пораженная зона становится мяrкой, леrко расщепляется на волокна и
крошится.
Порок измеряют такими же способами, как ядровые пятна и полосы.
В срубленной древесине дальнейшее развитие пестрой ситовой rнили пре
I,
'А;
i1
;..С
'
'--"'"
. ., .1
. t
'.' ::
. I .;""
.."'»1..... . ... ..
б
Рис. ] 04. Расположение ядровых rнилей
в раС1)'Шем дереве:
а напённая rнилъ; б стволовая rниль
251
кращается, развитие бурой трещиноватой и белой волокнистой rнили ино
rда может продолжаться. .
.... ". ' ,:" 0.',..-' ..;' "'" ,,"
/ , '. . -т ,t. J
.' , , :.-' ..' " ..- !I" /
- ' '/ ,- tL '1>. '. .
(:,i"lii i.{i: ' } A 'iт Yil;' : ;'
:; i .1' :1';: ': ,..' ',',:, .," :"j' ,. : .
, -, w ..: . J_ .," . I
I ,-,. .' , ",'.
: ,,1 i I f.. «. "'. :' ',: .','}:;
" :: о ;1 i r I\:f) э.,: ," t .,.: '''' ,: . ., ,'iJ .' · - :
1: . '1 . 'I . t., "lt ' - ..
, ,: 1, "Н :,.;', l' '" i' "
'.: ' :II: , :,,::'\i., :': ,II ":,' ; '""i"., <
:! .., ", il,:\-, 'j .,"., " "''-' i\ :
, :. ',.. ': f,t .' " 't'
, ';:iЁ I J; f:o , '" . , .1 :-. . '. OJ t;
,,'о, .;: I-::;A. ", " '.' ,; .. , '. I . , · ,
, '-,' , "- . , ,... ,.. .
,1 ': : П! t ;I. '.И"Jjt,11 ij '1' п 1 Я'
, .: l' , ," ,1 " ,,- o ?-t';' 11 , ,
, I ,'.',... )' f' '". " ", l (.' "
_:. .: I \ . . \ .', 1,. .. , 'U I , -
J< i'i I t ;J{ :I''',/I :JJ:J.l" 't' ".,Jl'J
' . ,,:: ., , .' ,. А.'. 'j, , , 't' J I :,
. I :'" ,,'" '., .. ' ff,:, Jif H'O , ,-,-,
а
о
Рис. 105. Ядровые rнили:
а пестрая ситовая; б бурая трешиноватая
Различаются три стадии развития rнили: первую, коrда изменяется
только цвет древесины; вторую, коrда частично нарушается структура и
снижается твердость древесины; третью, коrда древесина полностыо утра..
чивает твердость и прочность.
Плотность В конечной стадии снижается в 2....2,5 раза, водопоrлоще..
ние и водопроницаемость повышаются. При высыхании rнилая древесина
больше коробится. Механические свойства при деструктивном типе rние..
ния снижаются сильнее, чем при коррозионном.
Качество древесины с rнилью в зависимости от стадии rнили и раз
меров поражения понижается вплоть до Toro, что древесина оказывается
полностью неприrодной для использования.
Дупло. Порок представляет собой полость в стволе растущеrо дepe
ва, образовавшуюся в результате полноrо разрушения древесины. Это, по
существу, четвертая стадия развития rпили от воздействия одноrо или ча..
ще нескольких дереворазрушающих rpибов. Измеряют порок так же, как
ядровую rниль.
ПЛесень. Плесень представляет собой налетную поверхностную OK
раску, образуе IУЮ rpибницей с орrана IИ плодоношения плесневых rpи
бов. Окраска чаще Bcero появляется на сырой заболони при хранении ле..
соматериалов; встречается на древесине всех пород. Плесень наблюдается
в виде отдельных пятен или сплошноrо налета сине зеленоrо, rолубоrо, зе..
леноrо, черноrо, розовоrо и друrих цветов в зависимости от окраски спор и
252
rpибницы, а также от выделяемоrо пиrмента. ПОСiIе просыхания нал:ет леr
ко сметается, оставляя иноrда на поверхности rpязноватые или цветные
пятна.
Плесень измеряют в пилопродукции и шпоне по длине и ширине или
площади зоны поражения. Она обычно не оказывает влияния на физико
механические свойства древесины, однако в определенных условиях при
длительноМ воздействии rрибы плесени, по данным ЦНИИМОДа, MOryт
вызывать серьезныIe разрушения древесины. Плесневые rpибы поселяются
на животных клеях и расстраивают соединения деталей изделий. Этот по
рок не допускается в древесине, испо.аьзуемой для изrотовления тары ПОД
пищевые продукты.
Заболонные rpибные окраски. В заболони свежесрубленной или
сухостойной древесины часто образуются более или менее rлубокие OKpa
ски (твердость древесины не снижается). Они возникают rлавным образом
под действием деревоокрашивaIOШИХ rpибов. Поражение распространяется
через торцы и боковую поверхность. На торцах круrлых сортиментов оно
наблюдается в виде радиальных клиновидных пятен; иноrда встречается
сплошная окраска заболони. На боковых поверхностях крyrлых сортимен
ТОВ и в пиломатериалах окраски образуют полосы или вытянутые пятна.
Разновидности порока: с и н е в а серая окраска с синеватыми или
зеленоватыми опенками и Ц в е т н ы е з а б о л о н н ы е п я т н а OKpa
ски оранжевоrо, желтоrо, розовоrо, светло..фиолетовоrо и коричневоrо
цвета. Если древесина под действием rрибов окрашивается в бледные тона
и текстура древесины хорошо видна, то такие окраски называются с в е т
л ы ! и. rустые окраски, маскирующие текстуру древесины, называются
темными.
В круrлых лесоматериалах и пило продукции различают п о в е р х
н о с т н ы е и r л у б о к и е окраски, распространяющиеся COOTBeтCTBeH
но на rлубину меньше или больше 2 мм. Kpo fe Toro, Moryт быть п о Д ..
с л о й н ы е окраски, развивающиеся во внутренних слоях сортимента и не
выходящие на поверхность.
В круrлых лесоматериалах заболонные rpибные окраски измеряют
по rлубине зоны поражения от боковой поверхности; по площади зоны по
ражения (в процентах от площади Bcero торца или одной заболони). В пи
лопродукции И шпоне измеряют rлубину, длину и ширину или площадь
зоны поражения. Наличие подслойных окрасок устанавливают выбороч
ной торцовкой лесоматериалов.
Из заболонных окрасок наиболее распространена синева, поражаю
щая древесину всех пород, но чаще хвойных; вызывается мноrими видами
rрибов. Оптимальная температура для большинства видов rpибов синевы
составляет 2 27 ос. Наиболее блаrоприятная влажность для развития
rpибов 35 80 %.
253
По исследованиям ЦНИИМОДа (С.Н. rоршин, Е.И. Мейер, И.r. Kpa
пивина и др.), проведенным на древесине сосны, некоторые из rpибов си
невы питаются только внутренним содержимым клеток, друrие MOryr раз..
рушать клеточную стенку. Так, rpиб DiscuZa Ьrиппео tiпgeпs Н. Meyer, дей
ствие KOToporo на древесину оrpаничивается в основном разрушением TOPy
сов пор и пареНХИМIIЫХ клеток сердцевинных лучей, снижает ударную вяз..
кость на 6,5 о о, а rриб Ophiostoтa piпi, вызывающий сильное разрушение
вторичной оболочки трахеид и мноrочисленные ее прободения, .... на 34 00.
3асинелая древесина в большинстве случаев отличается повышенной
скоростью водопоrлощения. Некоторые виды rpибов синевы стимулируют
развитие сильных дереворазрушающих rpибов.
Вместе с тем воздействие rpибов синевы на древесину, если оно не
приводит к существенному снижению прочности, оказывается полезным
для облеrчения пропитки древесины антисептиками. По данным А.Т. Ба..
кина, засинелая древесина ели (шпалы) пропитывается антисептиками зна
чительно лучше, чем здоровая. Наличие синевы в балансах не оказывает
влияния на выход целлюлозы и качество изrотовляемой из нее бумаrи.
Заболонные rpибные окраски ухудшают вид древесины; темные ок..
раски MOryT скрывать появление rнилей в начальной стадии их развития.
rрибы, окрашивающие заболонь, MorYT разрушать клеи и лакокрасочные
покрытия на древесине.
Побурение. При хранении свежесрубленной древесины лиственных
пород (особенно березы, бука, ольхи) в теплое время rода заболонь приоб
ретает бурую окраску различной интенсивности и равномерности, иноrда
со слабо выраженными серыми или белесыми пятнами и полосами. Этот
порок носит название п о б у р е н и е (прежнее название.... задыхание).
Исследованиями ЦНИИМОД (И.Л Чернцов) установлено, что побу..
рение представляет собой явление, в котором совмещаются три различных
по своей природе процесса, протекающих одновременно или последова
тельно. Во первых, происходит закупорка водопроводящих путей, замед
ляющая испарение воды из древесины и преrpаждающая доступ в нее воз
духа (раневая реакция живых клеток заболони). BO BTOpЫX, по мере под
сыхания древесины происходит отмирание живых клеток заболони, окис..
ление их содержимоrо кислородом воздуха и появление бурой окраски
древесины. В третьих, на древесине поселяются rpибы, что приводит К
дальнейшему изменению ее цвета. Побурение предшествует заболонной
rнили.
Побурение бревен обычно начинается с торцов и распространяется в
rлубь древесины вдоль волокон, при этом в первую очередь поражаются
внутренние слои заболони с ослабленной жизнедеятельностью клеток, за..
тем побурение захватывает всю заболонь. После отмирания коры побуре
ние распространяется и с боковой поверхности бревен, продвиrаясь язы
ками в радиальном направлении к центру. Пиломатериалы, особенно круп
254
ных сечений, также подвержены побурению, которое сосредоточено пре
имущественно в центральной зоне, еще не успевшей высохнуть. Побуре
ние на пиломатериалах наблюдается в виде внутренних пятен и полос или
сплошноrо поражения заболони. На обветренных поверхностях долrо хра..
нившихся пиломатериалов побурение бывает незаметно; для Toro чтобы
обнаружить ero, необходимо расколоть или распилить сортимент.
Побурение измеряют такими же способами, как и rpибные заболон"
ные окраски. По данным ЦНИИМОДа при побурении у березы и бука
прочность при статических наrpузках и твердость существенно не снижа
ются, однако ударная вязкость снижается довольно сильно (у бука до
30 о о), а также ухудшается способность древесины к заrибу. У бука в связи
с затиллованностью сосудов уменьшается водопроницаемость. Побурение
портит внешний вид древесины.
А.Т. Бакин показал, что наиболее надежно fОЖНО ащитить от побу
рения свежезаrотовленные лиственные кряжи при сохранении их влажно..
сти. llиломатериалы должны высушиваться или пропариваться. Пропарка
свежераспиленных буковых пиломатериалов одновременно облаrоражива
ет внешний вид древесины.
Заболонная rНИЛЬ. В заболони срубленной или сухостойной дpeBe
сины хвойных И лиственных пород под воздействие\1 дереворазрушающих
rрибов появляется ненормальная окраска, твердость древесины при этом
со раняется или снижается. Заболонная rниль развивается при длительном
неправильном хранении крyrлыIx лесоматериалов, а также ПИЛО lатериа..
лов. rниль наблюдается в виде пятен и полос, а иноrда захватывает всю
заболонь. У хвойных пород зоны поражения желтовато..буроrо цвета. У
лиственных пород rниль имеет чаще Bcero пеструю окраску, напоминаю
щую рисунок мрамора (рис. 106); rpязно..белыIe участки отrpаничены от
бурых. тонкими черными линиями; обычно следует за побурением. Зона
поражения может иноrда захватить ядро и спелую древесину (особенно у
лиственных пород). При т в е р Д о й rнили древесина лишь ИЗ fеняет OKpa
ску, а переходя в м я r к у ю она становится более светлой, леrкой, pыx
лой и почти полностью теряет способность сопротивляться наrpузкам.
Заболонную rниль измеряют таКИl\lИ же способами, как и побурение.
Даже твердая заболонная rниль, по данным ЦНИИМОДа, у хвойных пород
( сосна, ель) снижает предел прочности при сжатии древесины вдоль воло..
кон до 25 30 о о, а при статическом изrибе (по данным ЛТ А) до 22 %. Bo
допоrлощение и водопроницаемость увеличиваются. Заl\lетно ухудшаются
механические свойства и у пораженной древесины лиственных пород (бе..
реза, бук, rpаб), особенно ударная вязкость.
Наружная трухлявая rниль. rниль возникает в заболони и ядре де..
соматериалов всех пород вследствие поражения древесины сильными де..
реворазрушающими rpибами при длительном неправильном ее хранении.
Такая же rниль появляется при неблаrоприятных условиях эксплуатации
255
деревянных элементов конструкций и изделий. 3аrнивание наблюдается
преимущественно в наружных частях как заболонной, так и ядровой зоны
сортимента или детали, охватывает все поперечное сечение или часть ero и
распространяется в rлубь древесины. В некоторых случаях поражение мо"
жет начинаться во внутренних слоях древесины, куда споры rрибов прони..
кают через rлубокие наружные трещины. Древесина вначале окрашивается
в светло..бурый цвет разных опенков, затем темнеет, становится бурой или
темно коричневой. На древесине появляются продольные и поперечные
трещины, она распадается на призматические кусочки, леrко крошится и
растирается в порошок, т. е. образуется типичная деструктивная rниль. На
поверхности пораженной древесины нередко наблюдаются rpибпицы и
плодовые тела (рис. 106). При хранении непросушенной древесины про
цесс ее разрушения продолжается.
1. :
: .
. .
Рис. 1 06. Ядрово заболонная rниль с
рисунком, напоминающим мрамор
Рис. 107. Наружная трухлявая rНИ:IЬ
Пораженная древесина имеет резко сниженные механические свой
ства и является опасным источником rpибной инфекции для деревянных
зданий и сооружений. Образование rнили в деревянных элементах зданий
и сооружений происходит под действием ДO 10BЫX, столбовых, шпальных
и друrих видов rрибов. В зданиях на деревянных элементах, подверrаю
щихся перИQдичеСКОl\1У увлажнению за счет конденсации водяных паров
воздуха, развиваются домовые rpибы: настоящий домовый rpиб Serpu/a
/acriтaпs (Wulf. ех. Fr.) Bond., белый домовый rpиб Corio/us vaporarius (Fr.)
Bond. et Sing., ПJIенчатый домовый rpиб Coпiophora cerebelZa (Pers.) Schroet и
rшастинчатый домовый rpиб PaxilZus paпuoides Fr.
256
ДО\Iовые rpибы обладают способностью сильно увлажнять древеси..
ну за счет воды выделяющейся при разложении целлюлозы. Если эта вода
не испаряется, она может вполне удовлетворить потребность rpибов. По..
ЭТО IУ домовые rpибы в замкнyrых и плохо вентилируемых пространств х
зданий MOryт переходить и на сухую древесину, вызывая постепенное ее
увлажнение и разрушение.
Настоящий домовый rpиб наиболее опасный разрушитель древеси..
ны в постройках, поселяется на стенах, полах, переrородках. Оптимальная
влажность для ero развития 25 30 %, однако rpиб может развиваться и при
более высокой влажности (до 150 00), оптимальная температура 18 20 ос,
возможно развитие rpибов также при 2 350C. Настоящий домовый rриб
при блаrоприятных условиях развития может разрушить новое строение в
1 2 rода.
Белый домовый rpиб интенсивно развивается при оптимальной
влажности древесины 4 0 о о В сырых зданиях, в поrpебах, на чердачных
конструкциях. Примерно в таких же условиях развивается пленчатый rpиб;
пораженная древесина И\1еет шоrочисленныe мелкие трещины и распада
ется на более мелкие, че\1 при поражения настоящим ДOMOBЫ 1 rpибом,
призматические кусочки. llластинчатый rpиб встречается в жилых домах,
а также в шахтах и друrих подзе IНЫХ сооружениях. В открытых сооруже
ниях древесину разрymают rpибы, приспособленные к развитию в услови
ях периодическоrо увлажнения. Наиболее распространенный представи
тель этой rpуппы столбовой rриб G/oeophyllит sepiariuт (Wulf. ех. Fr.)
Karst. rрибы, приспособленные к развитию в условиях контакта с землей,
поражают железнодорожные шпалы, основания телеrрафных столбов и
т.д.; характерный представитель их шпальный rpиб Leпtiпus /epideus
(ВихЬ.) Ре.
41. Биолоrические повреждения
Червоточина. Так называются повреждения древесины HaceKOMЫ
ми. Порок встречается в свежезаrотовленных лесоматериалах, а также в
сухостойных и ослабленных деревьях в лесу.
На поверхности лесоматериалов видны круrлые или овальные отвер"
стия, бороздки или канавки. Основные разрушения производят не взрос
лые насекомые, а их личинки, использующие древесину и кору для cBoero
питания. Древесину повреждают различные насекомые: жуки (усачи, злат
КИ, короеды, долrоносики, точильщики), роrохвосты (древесные осы), ба..
бочки (древоточцы и стеклянницы), термиты и др. [21]. В большинстве
случае лесные насекомые, закончив цикл развития во влажной древесине,
ПОСJlе высыхания вторично ее не заселяют. При хранении насекомые по..
вреждают в большей степени хвойные лесоматериалы. Насекомые, разру"
тающие древесину, интенсивно развиваются при теплой и сухой поrоде.
257
Оптимальная теl\fпература, блarоприятствующая жизнедеятельности Hace
комых, 18 24 ос, а относительная влажность воздуха 6 80 %.
П о в е р х н о с т н о й называется червоточина, распространяющаяся
на rлубину не более 3 ММ. Этот вид повреждения вызывают rлавным обра
зом короеды. На поверхности древесины видны ме;lКИе отверстия или xo
ды, образующие характерный рисунок (рис. 108,а).
о
f1
D
Рис. 108. Червоточина:
а поверхностная; б rлубокая в круrлых .1есоматериалах;
в rлубокая в mшопроду.кцИIl
н е r л у б о к о й называется червоточина, которая в круrлых лесо
1vlатериалах распространяется на rлубину до 15 мм, а в пилопродукции ДО
5 М\1. Такие повреждения вызывают личинки некоторых усачей и златок.
r л у б о к о й называется червоточина в виде ходов, пронизывающих
крyrлые лесоматериалы на rлубину более 15 мм (рис. 108,6), а пилопро
дукцию (рис. 108,в) более 5 мм. Червоточину вызывают в хвойных дe
ревьях черные хвойные усачи, древесинники и роrохвосты. В листвен
ных различные усачи и дрyrие насекомые. rлубокую червоточину под
разделяют на н е к р у п н у ю и к р у п н у ю с диа.",етром отверстий co
ответственно менее или более 3 ММ. С к в о з н о й называется червоточина,
выходящая на две противоположные стороны сортимента.
В крyrлых лесоматериалах fассовые неrлубокие и rлубокие черво
точины измеряют по длине зоны поражения, а единичные по их количе
ству на 1 м длины сортимента, в ПIL оматериалах и шпоне по их количе
СТВУ соответственно на 1 м длины и 1 м2 площади или на весь сортимент.
258
Поверхностная червоточина не оказывает существенноrо влияния на
физико механические свойства древесины. При распиловке и лущении
круrлых лесоматериалов она обычно оказывается в отходах rорбылях,
рейках и др. Однако короеды служат разносчиками спор rpибов. Кроме TO
ro, короеды, нарушая целостность коры, облеrчают проникновение возду
ха и испарение воды, что создает условия для развития rpибов. Неrлубокая
и rлубокая червоточина в значительной мере нарушают целостность дре..
весины и при большом количестве ходов резко снижает ее механические
свойства.
Кроме рассматриваемых по rOCT 2140..81 разновидностей червото
чины различают т р у х л я в у ю ч е р в о т о ч и н у, которая вызывается
rpуппой домовых вредителей, способных развиваться на сухой древесине:
мебельным и домовым точильщиками, домовым усачом, термитами и др.
При трухлявой червоточине количество rлубоких ходов настолько велико,
что древесина внутри превращается в трухлявую массу с большим coдep
жанием буровой \1)'ки, в то время как с поверхности нет дрyrих поврежде..
ний, кроме входных и летных отверстий.
К трухлявой червоточине относят [56] и повреждения морскими дpe
воточцами моллюсками (корабельные черви) и рачками портовых co
оружений и судов. В сваях и столбах ходы корабельноrо червя сначала
идут перпендикулярно поверхности на rлубину 1 30 мм, затем поворачи
вают и идут по rодичным слоям вверх и вниз; при этом отдельные ходы
никоrда не пересекаIОТСЯ и не сливаются.
Повреждения древесины паразитными растениями. Порок пред..
ставляет собой отверстия в пилопродукции, оставшиеся от жизнедеятель
ности паразитных растений. Вечнозеленые растения (омела) или растения
с опадающими на зиму листьями (ремнецветник) получают от растения
хозяина в основном воду и растворенные в ней минеральные соли через
присоски, которые проникаlОТ в древесину, нарушая ее целостность. CeMe
на паразитов разносятся птицами. Омела встречается у мноrих лиственных
и хвойных пород, ремнецветник у дуба и каштана. Порок измеряют так
же, как червоточину.
Повреждения птицами. В крyrлых лесоматериалах иноrда наблю
даются небольшие, расположенные рядами, отверстия, которые представ
ляют собой наклевы птиц (например, дятла). Повреждение птицами изме
ряют по rлубине, ширине и длине. Порок, нарушая целостность древесины,
увеличивает количество отходов при распиловке и лущении.
259
42. Инородные включения, Iеханические повреждения и
пороки обработки
1. Инородные включения u оБУ2Ленность. Инородные включения. В
лесоматериалах встречаются тела недревесноrо происхождения ка 1НИ,
проволока, rвозди, металлические осколки.
Обуrленность. Это участки обrорелой и обуrлившейся поверхности
лесоматериалов, возникающие при лесных пожарах, сжиrании порубочных
остатков и т. д.
2. Механические повреждения стволов деревьев u леСОJиатериШlов.
Сюда входят повреждения боковой поверхности: о б д и р к о р ы у Kpyr
лых лесоматериа.Т"lОВ; к а р р а повреждение ствола при подсочке (СМ.
рис. 22), сопровождающееся засмолением древесины, характерна для Kpyr
лых лесоматериалов (переходит в пилопродукцию); у тех же видов лесома..
териалОБ встречается зар у б и б а r о р н ы е н а к о л Ы, а также в ы
рывы.
К приторuовым повреждениям относятся: о т щеп, с к о л ,
с к о с про п и л а, к о з ы р е к выступающий участок древесины.
3. Дефекты обработки в пuлопродукции. В эту подrpуппу входят
дефекты, вызванные недостаточной или излишней обработкой: н е
про фре з е р о в к а и н е Д о ш л и Ф о в к а необработанные участки
поверхности пилопродукции, подверrавшейся фрезерованию или шлифо
ванию; в ы х в а т и про ш л и Ф о в к а участки, расположенные ни)ке
основной фрезерованной или шлифованной поверхности. Сюда же OTHO
сится о б з о л участок боковой поверхности бревна, сохранившийся на
обрезном пиломатериале. Различают обзол острый и тупой, занимающий
соответственно всю или часть ширины кромки.
При повышенном трении инструмента появляется о ж о r древесины.
Кроме Toro, имеются друrие дефекты обработки древесины резанием:
в о л н и с т о с т ь неплоский пропил или неровности на поверхности пи
лопродукции" образующие волнистый профиль; б а х р о м а сплошная
или прерывистая лента пучков неполностью отделенных волокон и частиц
древесины на ребрах сортимента, з а у с е н Ц Ы, З а Д иры (у сучков, за
витков и т. д.), В ы Щ е р б и н ы и р в а н ы й т о р е ц .
4. Дефекты обработки в пuлопродукциu u шпоне. Р и с к и повто..
ряющиеся rлубокие следы на поверхности от режущеrо инструмента;
в о р с и с т о с т ь и м ш и с т о с т ь поверхности, выражающаяся в при
сутствии на ней часто расположенных соответственно неполностью отде..
ленных волокон или пучков волокон (и :мелких частиц дренесины); в м я
т и н а и Ц а рап и н а от тупоrо или ocтporo предмета; r р е б е ш о к
выступающий учаСТОJ( необработанной поверхности, образовавшийся из..за
дефекта режущей кромки инструмента.
260
Два дефекта спеuифичны только для шпона: з а к о р и н а участок
коры, сохранившийся на поверхности шпона, и р я б ь ш п о н а, Bыpa
жающаяся в qacтo расположенных, ориентированных вдоль волокон, мел
ких уrлублениях на поверхности.
Перечисленные пороки MOryт снижать стойкость свежезarотовленных
лесоматериалов к заrnиванию и растрескиванию (обдир коры), затруднять
их использование по назначению и увеличивать количество отходов (Mexa
нические повреждения, обyrленность, скос пропила, обзол, закорина),
ухудшать качество поверхности (дефекты обработки резанием) и т. д.
43. Покоробленности
Покоробленность. Этот порок представляет собой изменение фор
мы пиломатериалов, возникающее при выпиловке, сушке и хранении.
Основные разновидности покоробленности: поп е р е ч н а я ,
про Д о л ь н а я поп л а с т и и к р о м к е, а также к рыл о в а
т о с т ь рассмотрены в rл. 4 и показаны на рис. 29,а,д,е,ж.
Следует также отметить, что ПрОДО.llЬНая покоробленность по пласти
может быть про с т о й с одним изrибом и с л о ж н о й с несколькими
изrибами.
Поперечную простую покоробленность, а также крыловатость изме
ряют по стреле проrиба или наибольшему отклонению поверхности cop
тимента от плоскости, как показано на рис. 29. Сложную продольную по
коробленность по nласти измеряют стрелой проrиба на наиболее изоrну
том участке сортимента. Покоробленность существенно затрудняет обра
ботку и использование пиломатериалов.
r ЛАВА 8. стоЙКость И ЗАЩИТА ДРЕВЕСIIНЫ
44. Стойкость древесины
Древесина во время хранения и службы может разрушаться под дей
ствием физических, химических и биолоrических факторов. Способность
древесины сопротивляться разрушению от действия указанных факторов
называется ее с т о й к о с т ь ю .
Стойкость против химических факторов имеет сравнительно оrpани
ченное значение: она проявляется при соприкосновении древесины с ки
слотами, щелочами (деревянные чаны, цистерны и пр. на химических за
водах) или с химически аrpессивными rазами (стропильные фер:мы); пове
дение древесины в этих случаях pacc foтpeHo в rл. 6. Физические (rлавным
образоrvt температура и влажность среды) и биолоrические факторы дейст
вуют на древесину в большинстве случаев одновременно, причем разру
261
шение древесины происходит преимущественно от воздействия биолоrи
ческих факторов (rpибов).
Древесина одной и той же породы обладает различной стойкостью в
зависимости от условий, в которых она эксплуатируется. В условиях, ис
кл:ючающих или крайне затрудняющих возможность развития rpибов, дре..
весина может сохраняться без разрушения весьма длительное время. Дpe
весина долrо сохраняется не только в сухих помещениях, но и на открьпом
воздухе. Примером этому MOryт служить церковь Лазаря MypoMcKoro
(XIV в.) и дрyrие памятники деревянной архитектуры, собранные ныне в
музеях "Кижи" (Петрозаводск), "малыIe Корелы" (Арханrельск), в Костро..
ме и др.
Под землей древесина также может довольно хорошо сохраняться.
Об этом свидетельствуют найденные в Керчи части rреческих саркофаrов
tIV.... V вв. до н. э.). При раскопках древнеrо Новrорода (Х в. н. э.) обнару
жены мостовые. Ядровая древесина сосновых лаr этой мостовой, по дан..
ным В.Е. Вихрова (ИЛД), имела примерно такие же показатели механиче..
ских свойств, как и современная древесина. Проведенные Ю.В. Вихровым
и с.ю. Казанской (БТИ) дальнейшие исследования археолоrической дpe
весины показали, что степень ее разРУUlения, происходящеrо без участия
rрибов, зависит от породы. По убывающей стойкости древесины в этих ус..
ловиях исследованные породы расположились в таком порядке: можже..
вельник, сосна, дуб, ольха ясень, клен, береза. У малостойких пород суще..
ственно уменьшается содержание целлюлозы. Максима.1ЬНая влажность ар"
хеолоrической древесины липы и березы достиrает 1000 %, а объемная
усадка превышает усушку обычной древесины в 7 раз. Хорошо сохраня
ется древесина и под водой. Однако при неблаrоприятных условиях службы
(контакт с сырыми материалами, высокая влажность среды, переменная
те\1пература) она довольно быстро разрушается. В ЭТО I случае в древесине
появляются мноrочисленные трещины, нарушающие ее целостность и спо..
собствующие заражению спорами rpибов и их быстрому развитию.
Древесина различных пород, как показывают мноrочисленные на...
блюдения, при хранении и в службе разрушается с разной скоростью. В
том, что древесина в зависимости от породы обладает различной стойко
стью против биолоrических areHToB, убеждают и результаты лабораторных
исследований.
Существенно влияют на стойкость древесины против rpибов содер..
жащиеся в ней смолистые и ядовитые вещества. Так, стойкость древесины
сосныI выше, чем древесины ели и пихты, что объясняется различным co
держанием смолы, а стойкость древесины дуба выше, чем ясеня из за
болъшеrо содержания дубильных и дрyrих экстрактивных веществ.
В пределах ОДНОЙ породы биостойкость зависит от плотности. По
опытам r.A. АРЗ fаняна потеря м:ассы натуральной древесины заболони
262
сосны от поражения пленчатым rpибом оказалась в 4 раза больше, чем у
спрессованной древесины, плотность которой бьша вдвое выше.
С увеличением возраста стойкость древесины повышается. Сопротив"
ление зarниванию зависит от поло)кения древесины в стволе. Как правило,
ядро имеет большую стойкость, чем заболонь. Замечено также, что ядро у
хвоЙНЫХ пород имеет повышенную стойкость в своих наружных зонах.
Стойкость древесины из нижней части ствола выше, чем из верхней части.
Представление о сравнительной стойкости древесины различных по..
род дают так называемые полиrонные испытания. Такото рода испьпания
про водятся в основном С целью определения эффективности различных
средств защиты и установления сроков службы древесины в природиых
условиях. Образцы натуральной (и обработанной антисептиками) древеси
ны размером lSxlSx220 мм устанавливают рядами в землю в вертикаль
нам положении так, чтобы снаружи находилась половина высоты образца.
Ежеrодно образцы извлекают из земли, обследуют их состояние и отмеча..
IOT степень их разрушения. В табл. 51 приведены результаты восьмилетних
испытаний природной стойкости древесины на ПО.Jиrоне Сенежской лабо
ратории ЦНИИМОДа (С.Н. rоршин и И.А. Чернцов). Плотность древеси
ны, отобранной для испытаний, соотвеrствовала средним значениям этоrо
показателя для каждой породы; лишь у образцов лиственницы и ольхи
плотность была ниже, а у ясеня выше средних значений для COOTBeтCT
вующих пород. Стойкость разных пород выражена в условных величинах
(по отношению к стойкости древесины заболони липы).
51. Относительная стойкость к rниению древесины различных
пород
Относи Относи
Порода Зона тельная Порода Зона тельная
стойкость стойкость
1. Стойкая дrевесины
Лиственница Ядро 9,1 Ясень Заболонь 4,6
Дуб Тоже 5,2 Сосна Ядро 4,6
Ясень Тоже 4,9 Сосна Заболонь 4,0
11. Среднестойкая древесина
Пихта Спе..lая 3,8 Бук Спе.аая 3,3
древесина древесина
Ель Тоже 3,6 Ель Заболонь 3,2
Пихта Забо.аонь 3,4 Л иствеПIIица Тоже 3,1
III. Малостойкая древесина
Бук Заболонь 2,5 Дуб Заболонь 2,2
[раб Тоже 2,4 Клен Тоже 2,1
Вяз Ядро 2,3 Береза Тоже 2,0
IV. Нестойкая древесина
Береза Централь.. 1,8 О;тъха Заболонь 1,1
ная зона
Ольха Тоже 1,5 Осина Тоже 1,0
Осина Спелая 1,2 Липа Тоже 1,0
древесина
263
Соrласно европейскому стандарту EN 350
2:1994 все породы по
стойкости древесины против rpибов делятся на 5 классов. К о ч е н ъ
с т о й к и м относятся: тик (Индия), эвкалипт (Австралия), rринхарт (Юж.
А
fерика) и др.; к с т о й к и м .... дуб, акация белая, тис, каштан, махаrони
(Юж. Америка) и др.; к у м е р е н н о с т о й к и м .... сосна, rpеuкий орех,
лжетсуrа и др.; к м а л о с т о й к и м .... пихта, ель, вяз и др.; к н е ..
с т о й к и м .... ольха, береза, тополь, бук и др. Эта классификация основана
на стойкости ядровой древесины; заболонь относится к нестойкой древе...
сине. В стан;з:арте также дана классификация пород по стойкости древеси
ны против насеКО
IЫХ и \10рСКИХ древоточцев.
9 45. Способы и средства повышения стойкости древесины
Наиболее важное значение имеет повышение 6ио.. и оrнестойкости
древесины. Для защиты древесины от заrнивания в службе применяются
конструкционные и химические меры, заключающиеся в создании усло
вий, неблаrоприятных для развития дереворазрушающих rрибов. Для нор..
мальной жизнедеятельности rpибов, как уже отмеча.,10СЬ, необходимо, что..
бы влажность и температура находились в определенных диапазонах и бы..
по достаточно кислорода. Конструкционные ,{еры направлены, rлавным
образом, на создание неблarоприятноrо для rpибов влажностноrо и те
lпе
paтypHoro режима. На этом же основаны и способы зашиты древесины при
ее хранении. Так, затопление древесины на период хранения или дождева
ние (искусственное орошение) способствуют созданию в ней столь высо"
кой влажности, что развитие rрибов становится невозможным. Для coxpa
нения высокой влажности древесины бревен на лесосеке их торцы обмазы..
вают rидроизолирующими составами. Как
Iepy защиты древесины от
rииения можно рассматривать и ее сушку при условии, что в службе дaH
ная древесина не подверrнется увлажнению [24, 61].
Химические меры защиты заключаются в обработке древесины ток..
сичными для rрибов веществами.... а н т и с е п т и к а м и . Защита древеси
ны от возrорания достиrается пропиткой ее химичеСКИ
IИ веществами....
а н т и пир е н а м и или нанесением соответствующих покрытий. Введен..
ные в древесину антипирены разлаrаются с выделением неrорючих rазов.
оттесняющих воздух от ее поверхности, или кристаллизационной (химиче
ски связанной) воды, снижающей температуру rорящей древесины. По
крытие при нarpевании плавится и обволакивает поверхность древесины
пленкой, преrраждающей доступ воздуха.
Антисептики должны удовлетворять слеДУЮЩИ
1 требованиям:
1) обладать высокой токсичностью к rриба!\f; 2) XOpOIIIO проникать в древе...
сину; 3) не ухудшать физико"механических свойств древесины, а также ее
способность склеиваться и окрашиваться; 4) бьпь устойчивыми к BЫMЫBa
нию из древесины; 5) не корродировать металлы; 6) при соблюдеlП'И эле
264
ментарных правил техники безопасности быть безвредными для людей;
7) быть доступными и дешевыми.
Всему комплексу этих требований не удовлетворяет ни один из co
временных антисептиков. В каждом конкретном случае выбирают анти"
септик, характеристика KOToporo соответствует условиям службы древеси
ны и способам ее защитной обработки. Так, например, опоры линий элек..
тропередачи, шпалы необходимо обрабатывать невымываемыми из древе..
сипы антисептиками; влияние антисептиков на окрашиваемость древесины
в этом случае не имеет значения. Детали домов можно пропитать HeBЫMЫ
ваемыми, но не ухудшающими внеШНСI'О вида древесины, антисептиками.
Перечисленным выше требованиям, за ИСК.;"Iючение1\1 токсичности к
rрибам, должны удовлетворять и антипирены. Они дополнительно должны
обладать высокой оrнезащитной способностью и не повышать существен
но rиl1JОСКОПИЧНОСТЬ древесины.
Кроме средств однонаправленноrо действия разработаны комплекс
ные б и о о r н е з а Щ и т н ы е с р е Д с т в а .
По способности древесины пропитываться заЩИТНЫ
IИ средствами
отечественные ПОРОДЫ можно разбить на три rpуппы: леrкопропитывас
lыe, умеренно пропитываемые и трудно пропитываемые. К первой rpуппе
относят заболонь сосны, березы и бука. Ко втором rруппе
заболонь rраба,
дуба, клена, лиственницы европейской, липы, ядро сосныI, осину, кедр,
ольху. К третьей
ель, лиственницу сибирскую, пихту, спелую древесину
бука, ядро ясеня и лиственницы европейской.
Для облеrчения проникновения защитных средств в древесину тpyд
нолропитываемых пород применяют накалывание oKopeHHыx бревен,
ультразвуковую обработку.
Необходимый биозащитный эффект обычно достиrается введением в
древесину сравнительно небольшоrо количества антисептиков, что не
ухудшает ее физико
механических свойств. При оrнезащите в древесину
вводится значительно большее количество антипиренав; это может при
вести к заметному снижению показателей ее
fеханических свойств.
rлавная задача повышения биостойкости древесины
увеличение
сроков ее службы. Для обеспечения заданноrо срока службы выбирают aH
тисептик и способ пропитки, назначают величину поrлощения и rлубину
пропитки. Непропитанные опоры линий электропередачи служат в cpeд
нем 5
lO лет. Если их пропитать каменноyrолъным маСЛО
1 с поrлощение\1
90 кr/мЗ, срок службы опор будет продлен до 30 лет; при увеличении по
rлощения масла до 140 кr/мЗ можно получить срок службы 4
5 лет. Про
питка камснноуrольным l\1аслом шпал увеличивает длите..1ЬНОСТЬ их служ..
бы с 3
5 до 25 лет.
Таким образом, защитная обработка древесины антисептикаl\fИ и aH
типиренами, снижая затраты на ремонтныIe и восстановительные работы,
потери от пожаров, способствует экономии древесины и сохранению Ha
ших лесных боrатств.
265
r ЛАВА 9. ОСНОВНЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОРОДЫ И ИХ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Из составляющих лесной фОНД России пород к числу основных OT
носят породы, занимающие более 0,1% покрытой лесом площади: шесть
хвойных и тринадцать лиственных.
Ниже приведена краткая характеристика этих пород., произрастаю
щих в России и сопредельных реrионах бывшеrо СССР, а также несколь
ких друrих мало распространенных, но ценных или интересных по строе..
нию и свойствам пород. Средние показатели основных физико
механических свойств древесины указаны в соответствующих таблицах
rл.4 и 5. Для каждой из рассматриваемых в данной rлаве ПОРОД отмечены
основные области их промышленноrо использования. Кроме отечествен
ных приведены также и некоторые иноземные породы.
46. Хвойные породы
Лиственница (Larix). Самая распространенная в России порода. На
ее долю приходится 1/3 всей покрытой лесом площади и 1/3 запасов дpeBe
сины нашей страны. Наибольшее хозяйственное значение имеют виды: ли..
ственница даурская (r\Iелина) L. gтe/iпii (Rupr.) Kazeneva, или
L .dahurica Elw. et Henly., лиственница сибирская L.sibirica Ledeb., и ли..
ственница Сукачева L. sukaczewii Djil. По данным Л.К. Позднякова, на дo
лю насаждений с преобладанием лиственницы даурской приходится 56 %
площади, занимаемой лиственничными лесами; лиственницы сибирской
13,9 % и лиственницы Сукачева Bcero лишь 0,1 %.
Лиственница даурская широко распространена на Дальнем Востоке и
Восточной Сибири. Лиственница сибирская произрастает в OCHOBHOl\I в За
падной Сибири и частично в Восточной Сибири. Лиственница Сукачева
встречается на севере европейской части России и северо..западе Сибири [12].
На Камчатке растет лиственница КУРИIrьская (L.kurileпsis Mayer). В Карпатах
и Прибалтике произрастает лиственница европейская (L.decidua Mill.).
Древесина лиственницы имеет ядро красновато буроrо цвета, резко
отrpаниченную узкую белую или слеrка желтоватую заболонь, хорошо ви
димые rодичные слои с четкой внутренней rpаницей между ранней и позд
ней древесиной, малочисленные и мелкие смоляные ходы. Древесина об
ладает высокой плотностью и прочностью, малосучковата, стойка ПРОПIВ
rниения, имеет красивую текстуру. Однако из за высокой плотности сплав
лиственницы затруднен. Древесина лиственницы леrко растрескивается
· Для большинства пород соrласно СТ СЭВ 1263 78 "Лесоматериалы круrлые.
Промышленные древесные породы. Номенклатура" указаны русские и приоритетные
латинские названия видов, иноrда даны также более поздние названия, утвердившиеся
в лесоводственной практике.
266
при сушке, раскалывается, труднее друrих хвойных ПОрОД обрабатывается
на станках. При:меняется в rидротехнических сооружениях, домостроении,
спортивных сооружениях (дорожка Олимпийскоrо велотрека в Москве), в
виде шпал, рУДНИЧНОЙ стойки и т. д. Все шире используется лиственница в
производстве мебели, паркета, фанеры, в rидролизной, целлюлозно
БУl\lажной, лесохимической и дрyrих отраслях промышленности [8].
Сосна (Piпus) занимает около 1/6 площади всех лесов. Наиболее
распространена сосна обыкновенная Р. sy/vestris L. На севере она дoxo
дит до rpаницы лесной зоны, на юrе rpаничит с черноземной полосой, за
ходя в Крым и на Кавказ, ПрОСПfрается с запада на восток до Амура.
Древесина сосны имеет слеrка розоватое ядро, которое со BpeMeHe f
становится буровато краСНЫ I, широкую заболонь разноrо цвета (от жел
TOBaToro до розоватоrо), хорошо видимые rодичные слои с достаточно
четкой rpаницей между ранней и поздней древесиной, довольно крупные и
мноrочисленные смоляные ходыI. Древесина средней плотности, достаточ
но высокой прочности И стойкости против rниения, хорошо обрабатывает..
ся. Применение древесины сосны очень разнообразно. Она используется в
строительстве, машиностроении, мебеЛЪНОl\f производстве, железнодорож
ном транспорте, тарном производстве, для крепления rорных выработок и
др. Широко используется как сырье для химической переработки с целью
получения целлюлозы, КОрl\fОВЫХ дрожжей; из сосны добываIОТ живицу,
хвою сосны используют для получения биолоrически активных веществ
(см 9).
Ель (Picea). Ель занимает примерно 1/8 часть покрытой лесом пло
щади. Наиболее распространены два вида: ель обыкновенная Р. abies,
(L.) Karst., или P.exce/sa Link. и ель сибирская Р. obovata Ledeb. Первая
из них произрастает на европейской части страны в такой же полосе, как и
сосна; вторая от Урала до Приморья И от 720 северной широты до Саян и
Алтая. Значительно меньше распространены три вида, произрастающие
преимущественно в ropax: ель аянская P.ajaпeпsis (Lindl. et Gord.) Fisch.
ех Gап. на Дальнем Востоке, ель восточная P.orieпtalis Link. на Западном
Кавказе и ель Шренка P.schreпkiaпa Fisch. et Меу. в ropax Тянь..Шаня.
Ель безъцдровая спелодревесная порода. ревесина ели белая со
слаБЫ t желтоватым опенком. rодичные слои хорошо заметны. С fОЛЯlIые
ходы малочисленные и мелкие. По прочности, плотности И стойкости про
тив rниения древесина ели несколько уступает сосне. Kpo le Toro, она
труднее обрабатывается из за обилия сучков и повышенной твердости их.
Однако древесина ели однородноrо строения, малосмолиста, имеет устой
чивый белый цвет, длинные волокна. Применяется в тех же областях, что и
сосна, но особенно в целлюлозно бумажной промышленности. Кро:ме Toro,
ее используют в производстве музыкальных инструментов (для изrотовле
ния дек). Из коры ели получают дубильные вещества.
267
Пихта (Abies). Наиболее распространены: пихта сибирская А. si
birlca Ledeb., произрастающая на северо"востоке европейской части Poc
сии, Урале, в лесной зоне Сибири; пихта белокорая A.пephrolepis Maxim.
на Дальнем Востоке; пихта сахалинская А. sachaliпeпsis Mast; пихта
кавказская А. пordтaппiaпa Spach.; пихта европейская белая А. alba
Mill. в Карпатах.
Пихта безъядровая спелодревесная порода. Древесина пихты очень
похожа по внешнему виду на древесину ели, от которой она отличается OT
сутствием смоляных ходов.
Наиболее высокие показатели свойств у древесины пихты кавказ..
СКОЙ. Несколько уступает ей, по Данным Б.И. Цыбыка, древесина пихты
европейской. Древесина обоих видов используется так же , как ель. Дpy
rие виды пихты в связи с пониженной прочностью древесины для изrо
товления некоторых изделий не допускаются. Из хвои получают пихтовое
fасло.
Кедр (Pinus). В род (Pinus) кроме сосны обыкновенной входят и дpy
rHe виды, в частности известные под названием "кедр". В отечественных
лесах произрастают кедр сибирский или сосна кедровая сибирская
Р. sibirica Оu Тош на севере"востоке европейской части страны, в Сибири
почти до Забайкалья и сосна кедровая корейская Р. koraiensis Sieb. е! Zucc.
в южной части Дальнеrо Востока, а также сосна малорослая или кедровый
стланик Р. pитila Regel. в ropax Восточной Сибири и Дальнеrо Востока. В
Карпатах произрастает сосна кедровая европейская Р. ceтbra L.
Древесина имеет ядро светло.. или желтовато розовоrо цвета, нерезко
отrpаниченное от широкой, желтовато белой заболони. rодичные слои 1a
MeTHы, переход от ранней древесины к поздней постепенный, растушеван..
ный. Смоляных ходов у кедра меньше, чем у сосны, но они более крупные.
Древесина кедра мяrкая, хорошо обрабатывается в разных направле
ниях, по прочности находится между елью сибирской и пихтой сибирской,
однако более стойка к rниению, чем древесина обеих пород. Характерная
область применения кедра карандашное производство. KpOl\le Toro, кедр
применяется в тех же областях, что сосна и ель. Из кедровых орехов добы--
вают масло для пищевых и технических целей.
Можжевельник (Jиniperus). Большинство можжевельников KYC
тарники. Наиболее распространены несколько видов арчи. Кара..арча
J. polycarpos с. Koch. и саур..арча J. seтiglobosa Regel. произрастают в ro
рах Туркмении и Кирrизии в виде крупных кустарников или небольших
деревьев.
Арча, так же как и дрyrие можжевельники, относятся к ядровым по
родам с узкой заболонью, ядро коричневое, rодичные слои волнистые,
смоляных ходов нет, сердцевинные лучи не видны. Древесина арчи Иl\lеет
плотность 50 700 кт/м, хорошо обрабатывается режущими инструмента
ми; можно использовать для получения карандашной дощечки, однако она
268
сильно коробится; в [орах применяется для строительства. Арчовое масло
используют в медицине для лечения кожных и дрyrих заболеваний.
Тис (Taxus) очень древняя порода. В настоящее время встречаются
два вида: тис яrодный или европейский Т. baccata L., произрастающий в
ropax Кавказа и Крыма, и тис остроконечный, дальневосточный Т. cuspi..
data Sieb. et Zucc., распространенный в Приморском крае и на Сахалине.
Древесина тиса И lеет красно..бурое ядро и резко отrpаниченную узкую
желтовато белую 1аболонь. rодичные стволы извилистые. Смоляных xo
ДОН нет, сердцевинные лучи не видны. Древесина имеет красивую текстуру
и ценится как отделочный материал, из нее изrотавливают высококачест
венную мебель. Древесину капов применяют для изrотовления художест..
венных поделок, CTporaHoro шпона.
47. Лиственные ПОРОДЫ
На долю лиственных пород приходится 1/5 часть площади лесов Ha
шей страны. Тем не менее на этой площади произрастает MHoro разнооб
разных пород. Лиственные породы по хозяйственному значению пока на..
MHoro уступают хвойным. Однако для районов Центра европейской части
России характерен процесс смены древесных пород: после рубки вместо
хвойных появляются лиственные (береза, осина и др.). Значение древесины
лиственных пород для этих районов возрастает. Как уже было указано (rп.
5), соrпасно СТ СЭВ 1203..78 все лиственные породы по твердости дpeBe
сины делятся на твердые и мяrкие. В следующем далее обзоре породы (ви
ды), древесина которых отнесена к мяrкой, отмечены значком..
Кольцесосудистые породы
Дуб (Quercus). Из 19 видов, произрастающих в европейской части
реrиона распространен дуб черешчатый, или летний, Q. robиr L. Ареал
имеет форму клина с основанием на линии С. Петербурr Одесса и остри
ем, ВЫХОДЯЩИ f к Южному Уралу. На Дальнеl\1 Востоке преобладает дуб
монrольский Q.тoпgolica Fisch.
Древесина дуба имеет ядро темно буроrо или желтовато коричнево
[о цвета и узкую желтовато..белую заболонь, на поперечном разрезе в paн
ней зоне rодичноrо слоя видны крупные сосуды, а в темной поздней дpe
весине светлые радиаJIьные пламевидные образования из мелких сосудов
и окружающей их паренхимы. rодичные слои и широкие (настояшие)
сердцевинные лучи хорошо заметны на всех разрезах. Древесина прочная,
стойкая против rниения, хорошо rнется, имеет красивую текстуру и Haxo
дит мноrообразное применение: в виде паркета, cтporaHoro шпона для от..
делки изделий, в мебеТIЬНОЙ ПРОМЫШJIенности, машиностроении, в тарном
(бочки для вина и пива) и дубильно экстрактном производствах.
269
Ясень (Fraxiпus). В реrионе произрастает 14 видов ясеня. Наиболь
шее распространение в средней и южной полосе европейской части страны
имеет ясень обыкновенный Р. exceZsior L., а на Дальнем Востоке ясень
маньчжурский F. lпaпdshurica Rupr.
Ясень ядровая порода с белой, слеrка желтоватой или розоватой
заболонью и светло 6урым ядром. На поперечном разрезе в поздней дpeBe
сине скопления мелких сосудов и паренхимы образуют беспорядочно pac
положенные белые точки или черточки (у rpаницы слоя). rодичные слои
хорошо видны. Сердцевинные лучи неза lетны. Древесина ясеня по свой
ствам близка к древесине дуба, поэтому и область ее применения пример..
но такая же. Древесина ясеня обладает высокой ударной вязкостью, хоро..
шо rнется, не дает отщепов, используется в производстве спортивноrо ин..
вентаря (теннисные ракетки, хоккейные КЛIОШКИ и др.).
Вяз, И.,1Ы\I, берест (UZтus). Из шести видов UZтus наибольшее зна
чение имеют три. Вяз rладкий .... U. laevis РаН. произрастает только в eBpo
пейской части страны преимущественно в средней полосе. Вяз шершавый,
или ильм rорный U. glabra Hudson распространен там же, [де и вяз rлад
кий, а также на Дальнем Востоке.
Берест (караrач), или вяз полевой .... U carpiпifoZia Rupr. ех Suckow
(U.foliacea Gilib.) растет на юrе европейской части реrиона и в Средней
Азии.
ИЛЬ lовые ядровые породы. rодичные слои хорошо видны. На по
переЧНО f разрезе в поздней древесине ВИДНЫ светлые волнистые непре..
рывные линии, направленные вдоль rодичных слоев (у вяза, ильма) или
под уrлом к ним (у береста). Древесина вяза имеет сравнительно широкую
желтовато..белую заболонь, постепенно переходящую в светло..бурое ядро.
Сердцевинные лучи у вяза заметны только на радиальном разрезе в виде
коротких штрихов, они имеют одинаковый цвет с окружающей древесиной
и обнаруживаются лишь по блеску. У древесины ильма ядро темно бурое,
заболонь узкая. Сердцевинные лучи плохо ВИДНЫ на поперечном разрезе,
но на радиальном разрезе, выделяясь более темным цветом и блеском, они
создают характерную рябоватость. Берест по внешнему виду древесины
очень похож на И;IЬМ.
Древесина вяза, ильма и береста примерно одинакова по свойствам и
применяется в одних и тех же областях: для производства мебели, cтpora
Horo шпона, в машиностроении, обозном производстве. Древесина ильма и
береста, обладающая красивой текстурой, используется преимущественно
как отделочный материал, а также для художественных поделок (капы
береста).
Каштан посевной, съедобный.... Castaпea sativa Mill. произрастает
на Кавказе, rлавным образом в западной ero части. Каштан. ядровая по..
рода с узкой сеРОБато..белой заболонью и серовато бурым: ядром. Ме.:пrnе
сосуды в поздней зоне rодичных слоев образуют радиальные rpуппы в ви
270
де язычков пламени. Сердцевинные лучи узкие, незаметные. Древесина
каштана по строению и внешнему виду очень похожа на древесину дуба,
отличаясь от нее отсутствием широких сердцевинных лучей. Однако по
физико"механическим свойствам древесина каштана значительно уступает
древесине дуба: прочность при сжатии и статическом изrибе на 3 0 %,
твердость в 2 раза, ударная вязкость в 2,5 раза меньше.
Малые запасы древесины каштана оrpаничивают ее применение
(клепка для бочек под вино, строrаный шпон, мебель). Древесина (и кора)
боrата дубильными веществами, ПОЭТОfvlУ все отходы используют для дy
бильно экстрактноrо производства.
Бархатное дерево, или бархат аl\1УРСКИЙ, Phellodeпdroп alпureпse
Rupr. произрастает на Дальнем Востоке и в южной части Сахалина. Бар
хатное дерево. ядровая порода с узкой заболонью желтоrо цвета, резко
отrpаниченной от коричневато буроrо ядра. В поздней зоне rодичных сло..
ев мелкие сосуды образуют rруппы в виде коротких черточек и дуrообраз..
ных ЛИНИЙ, направленных параллельно rранице слоя. Сердцевинные лучи
узкие, l\fалоза\fетные. Древесина бархатноrо дерева по строению и внеш..
He IY виду очень похожа на древесину ясеня, отличаясь от Hero узкой жел..
той заболонью и более темны\! цветом ядра.
Физико"механические свойства древесины бархатноrо дерева замет
но ниже, чем у ясеня обыкновенноrо: плотность и прочностъ при сжатии
вдоль волокон Iеньше на 30 о о, прочность при статическом изrибе на
60 о о, ударная вязкость меньше почти в 2 раза. Блаrодаря леrкости обра
ботки и красивому внешнему виду древесина применяется в производстве
мебели и cтporaHoro шпона. Кора отличается сильно развитым пробковым
слоем и идет на изrотовление укупорочной пробки мелких размеров.
Фистаm а (Pistacia). Фисташка туполистная, или кевовое дерево,
Р. тиtica Fisch. et Мау. произрастает в Закавказье и Крыму, а фисташка Ha
стоящая Р. vera L. в Средней Азии.
Фисташка относится к ядровым породам с широкой желтовато..белой
заболонью, резко о rrраниченной от ядра, которое в свежесрубленном co
стоянии имеет зеленовато..бурый цвет. При камерной сушке или длитель..
ном хранении ядро становится красновато..бурым. Крупные сосуды в забо
лони и ядре закупорены тиллами. Мелкие сосуды в поздней зоне rодичных
слоев образуют косо"радиальные линии. Сердцевинные лучи очень узкие,
незаметные. В древесине по сердцевинным лучам проходят rоризонталь
ные камедно смоляные ходы, а в коре имеются вертикальные ходы.
Древесина очень плотная, твердая, износостойкая, трудно раскалы
вается, \1аслянистая на ощупь; применяется в машиностроении.
Рассеяннососудистые породы
Береза (Betu/a). Из 70 видов, произрастающих в реrионе, наиб01Ь"
шее распространение и значение имеют два: береза повислая* В. peпdu/a
271
Roth., или бородавчатая * , В. verrucosa Ehrb., названная так из за борода
вок на молодых побеrах, и береза пушистая* В. pubesceпs Ehrh., полу..
чившая СБое название от опушенных побеrов и листьев.
Область распространения обоих видов широка, она охватывает более
2/3 площади всех лиственных пород страны. На севере доходит до тундры,
на юrе до Крыма и Кавказа, с запада на восток до Яблоновоrо хребта,
причем в более северных и восточных районах растет береза пушистая.
Из дальневосточных видов отметим березу желтую, или ребри
стую*, В. costata Trautv., произрастающую в бассейнах Амура и Уссури;
березу Эрмана В. erтaпi Cham., растущую на каменистых россыпях Са..
халина, Камчатки, OxoTcKoro побережья, хребта Сихотэ Алинь; березу
черную, или даурскую, B. dahurica РаН., в Забайкалье и Приморском крае;
березу железную В. schтidtii Regel. в Приморском крае. Темнокорые бе
резы Восточной Сибири и Дальнеrо Востока часто называют каменная
береза.
Береза безъядровая порода. Древесина белая с желтоватым или
красноватым опенком. rодичные слои заметны плохо. Сердцевинные лу
чи видны лишь на cтporo радиальных разрезах (расколах). Для древесины
березы повислой характерны сравнительно высокие прочность, твердость,
ударная вязкость, но малая стойкость к rниению.
Древесина березы железной по плотности и прочности В 1,5 раза, а
по твердости в 2,5 раза превосходит березу повислую и пушистую. Древе..
сина дрyrих видов каl\-lенной березы также имеет более высокие показатели
физико механических свойств.
Древесина березы повислой и пушистой находит мноrообразное
применение и прежде Bcero для выработки лущеноrо шпона и фанеры, а
также для изrотовления ружейных лож, лыж и друrих изделий. Береза мо--
жет применяться для производства строительных деталей, дpeBeCHOCтpy
жечных и древесноволокнистых плит, целлюлозы, паркета, получения
фурфурола и дрyrих лесохимических продуктов. Березовые дрова служат
сырьем для пиролиза и yrлежжения. Древесина карельской березы и капов
используется как декоративный материал. Древесина железной березы ис..
пользуется в машиностроении.
Осина обыкновенная Populus tre111ula L. Находится на втором
месте по занИ Iаемой площади среди лиственных пород (1/7 этой площади)
произрастает почти повсеместно.
Осина* безъядровая порода. Древесина белоrо цвета с зеленоватым
опенком. rодичные слои заметны слабо. Сердцевинные лучи не видны.
Древесина осины имеет однородное строение, леrко лущится, пропитыва..
ется и не дает сильно коптящеrо пламени, поэтому она служит основным
сырьем для спичечной промышленности, используется в сельском строи
тельстве (колодцы, поrреба, кровельная дрань и т. д.). Может быть также
использована для производства древесноволокнистых плит, целлюлозы,
272
картона, фанеры, в лесохимии и дрyrих отраслях. Оrpаничивает ПРИ fене
иие осины часто встречающаяся в растущих деревьях ядровая rниль.
Бук (Fagus). В рассматриваемом реrионе произрастает преимущест
венно бук восточный F. orieпtalis Lipsky наКавказе и в Крыму, а также
бук лесной, или европейский, F. sy/vatica L. в Карпатах.
Бук безъядровая порода. Древесина белая с желтоватым или Kpac
новаТЫ 1 oтreHKOM. rодичные С;JОИ хорошо видны. Сердцевинные лучи
широкие, на радиальном разрезе они имеют вид блестящих полосок, а на
танrенциальном коричневатых чечевичек, создающих характерный крап
чатый рисунок. Древесина бука имеет высокую прочность, красивую TeK
СТУРУ (особенно на радиальном разрезе), хорошо rнется. НахОДИТ MHoro..
образное применение (строrаный шпон, паркет, rнутая мебель, детали Ma
шин и др.), используется в лесохимии.
Липа (Tilia). Из произрастающих в реrионе ВИДОВ отметим липу
сердцевидную, или мелколистную, Т. cordata MiIl., которая растет в cpeд
ней и южной полосе европейской части реrиона, Западной Сибири, а также
в Крыму и на Кавказе; липу крупнолистную Т. p/atyphy//os Scop., pacтy
щую только на Кавказе; липу амурскую Т. aтureпsis Rupr. на Дапьнем
Востоке. По распространенности липа занимает 4 место (после березы,
осины и дуба) среди лиственных пород России.
Липа* безъядровая порода. Древесина белая с леrким розоватым
OтreHKOl\1. rодичные слои слабо заметны лишь на поперечном и танrенци"
альном разрезах, узкие сердцевинные лучи видны на поперечном и ради..
альном разрезах. Древесина имеет однородное строение, мяrкая, JlerKO ре..
жется, мало трескается и слабо коробится; используется для изrотовления
чертежных принадлежностей, \10делей для литья, карандашей, резных из..
деЛИЙ,иrрyrпек,тары.
Ольха (A/пus). lfз 12 видов наибольшее значение имеют: ольха клей..
кая, или черная, А. g/utiпosa (L.) Gaertn., произрастающая на БО.:Iьшей
части европейской территории страны и в Западной Сибири; ольха серая,
или белая, А. 'псапа (L.) Moench ., растущая в европейской части и широ..
ко распространенная в Западной Сибири; ольха сибирская, произрастаю..
щая восточнее реки Оби.
Ольха* безъядровая порода. Древесина ее в свежесрубленном co
стоянии белоrо цвета, но на воздухе она приобретает красновато..бурую
окраску. rодичные слои заметны слабо, сосуды не видны. Редкие ложно
широкие сердцевинные лучи видны на всех разрезах. Часто встречаются
сердцевинные повторения. Древесина ольхи 1Яrкая, однородная по cтpoe
нию, применяется в фанерном, СТОЛЯРНО fебельном производствс и для
изrотовления ящичной тары.
Тополь (Popu/us) рОД, который объединяет 50 видов, произра..
стающих в данном реrионе, в том числе и рассмотренную отдельно осину.
Наиболее широко распространены тополь черный, или осокорь,
273
Р. пigra L. и тополь белый Р. а/Ьа L. Оба вида произрастают в средней и
южной полосе европейской части страны, Западной Сибири до Саян, в
Средней Азии.
Тополь. быстрорастущая ядровая порода с широкой заболонью
белоrо цвета, нерезко отrраниченной ОТ ядра свеТJlо буроrо или желтова
то буроrо цвета. rодичные слои широкие, слабозаметные. Сосуды мел..
кие, сердцевинные лучи очень узкие. Древесина у тополя мяrкая, мало
стойкая против rнмения. Применяется в производстве целлюлозы и быто
вых изделий.
rраб обыкновенный (Carpiпus betu/us L.) наиболее распростра
ненный из четырех видов этоrо рода, произрастает на Кавказе, в Карпатах,
Крыму, юrо западных и западных зонах реrиона.
rраб безъядровая порода. Древесина серовато..белая. На попереч..
ном разрезе заметны волнистые rодичные слои и хорошо видны светлые,
слеrка изоrнyтые ложно широкие сердцевинные лучи. Древесина rpаба OT
личается высокой твердостью, износостойкостью, но часто коробится и рас..
трескивается. Применяется в OCHOBHOl\-f для изrотовления деталей м:ашин.
Клен (Acer). В рассматриваемом реrионе произрастает 25 видов.
Среди них: клен платановидный, или остролистный, А. plataпoides L. pac
тет rлавным образом в средней полосе европейской части страны, а также
на Кавказе; клен полевой .А. caтpestre L. преимущественно на Украине;
клен ложно платановый, или белый явор, А. pseudoplataпus L. растет на
Западном Кавказе и Украине; клен моно или мелколистный А. топо
Maxim., клен маньчжурский А. тaпdshuricuт Maxim. и друrие на Даль
нем Востоке.
Клен безъядровая порода. Древесина у ЯБора блестящая, белая, у
остальных видов с красноваТЫl\rl или буроватым oтreHKOM. rодичные
слои заметны на всех разрезах. Сердцевинные лучи особенно хорошо вид..
ны на радиальном разрезе, создавая характерную рябоватость. Кlены
имеют твердую, плотную древесину с прочностью несколько большей, чем
у дуба (особенно у KJIeHOB остролистноrо и \1елколистноrо), и красивой
текстурой. Применяется в мебельном производстве, для изrотовления дe
талей машин, корпусов музыкальных инструментов и т. п. Особо ценится
строrаный шпон со свилеватой текстурой из древесины ствола и капов.
Ива (Sa/ix). В реrионе произрастает около 120 видов, из них дpeBO
видньNИ являются: ива белая или ветла, S. alba L., произрастающая в
средней и южной полосе европейской части страны и в Западной Сибири;
ива ломкая (верба) S. fragiZis L., заходящая несколько далее на север, чем
ветла, и некоторые дрyrие виды.
Ива* быстрорастущая порода, ядровая, с широкой белой заболо
нью, нерезко отrpаниченной от буроваТО"РОЗОБоrо ядра. rодичные слои и
сердцевинные лучи заметны слабо. Сосуды мелкие. По свойствам древеси
274
на ивы близка к липе. Используется для изrотовления плетеных изделий;
кора дает дубильные вещества.
Орех (Jug/aпs) из произрастающих в реrионе видов следует OTMe
тить: орех rpецкий J. regia L. на Кавказе и в Средней Азии, а также орех
маньчжурский J. тaпdshurica Maxim. на Дальнем Востоке. По \fеханиче
ским свойствам древесина ореха маньчжурскоrо значительно уступает ope
ху rpeUKoMY.
Древесина ореха имеет ядро коричневато серой неравномерной OK
раски, нерезко отrpаниченное от широкой сероватой заболони. Видны
крупные сосуды. rодичные слои и сердцевинные лучи заметны слабо.
Древесина отличается высокими декоративными свойствами, хорошо об
рабатывается; используется в виде CTporaHoro шпона (особенно ценится
шпон из капов), идет на ложи охотничьих ружей и дрyrие изделия.
Платан восточный, или чинар, P/ataпus orieпta/is L. наиболее
распространенный вид платанов, произрастает в Средней Азии, встречает
ся на Кавказе; ядровая порода с широкой заболонью cepoBaToro цвета, He
резко отrpаниченной от красновато буроrо ядра, rодичные слои заметны
слабо, сосуды мелкие, незаметные, сердцевинные лучи широкие, хорошо
видны на всех разрезах, на радиальном разрезе они образуют характерную
текстуру. Древесина платана используется в мебельном производстве как
отделочный fатериал, а также для изrотовления художественных и быта..
вых изделий.
rруша обыкновенная Pyrus coттuпis L. один из 40 видов, про
израстает в ДИКОМ состоянии в средней и южной полосе европейской части
страны, в Крыму и на Кавказе. Безъядровая порода с древесиной розовато...
желтовато белоrо или буровато красноrо цвета; сосуды очень мелкие, ro
дичные слои и сердцевинные лучи едва видимы. Древесина плотная, твер..
дая, хорошо обрабатывается, мало коробится и растрескивается. Использу
ется для изrотовлепия мебели, музыкальных инструментов, чертежных
принадлежностей и дрyrих целей.
Саl\-IШИТ вечнозеленый Buxus seтpervireпs L. произрастает на
Черноморском побережье Кавказа, а также в Крыму. Безъядровая порода
со светло желтой, матовой, очень плотной и твердой древесиной; rодич
вые слои узкие, слеrка волнистые; сосуды и сердцевинные лучи незамет
ные. По физико механическим свойствам древесина самшита близка к rpa..
бу. Используется для духовых музыкальных инструментов, резных и TO
карных художественных изделий.
Железное дерево (парротия персидская) Parrotia persica С.Л. Меу.
произрастает около Ленкорани (южное побережье Каспийскоrо моря).
Безъядровая порода с древесиной бледно розовоrо цвета, со временем
приобретает коричневатые опенки. rодичные слои плохо заметны. Серд..
цевинные лучи можно различить только на радиальном разрезе. Древесина
275
очень прочная и твердая, по свойствам напоминает самшит. Используется
в местных условиях как конструкционный и поделочный материал.
Рябина обыкновенная Sorbus allcuparia L. широко распростране
на в лесной зоне реrиона. Ядровая порода, с широкой красновато белой за
болонью и красновато"коричневым ядром. rодичные слои хорошо замет..
ны. Сосуды мелкие. Сердцевинные лучи едва ВИДНЫ на радиальном разре
зе. Обладает характерным блеском. По механическим свойствам древесина
рябины несколько уступает буку. Используется ДЛЯ изrотовления рукояток
к ударным инструментам, токарных изделий.
Лещина обыкновенная, или ореUJНИК*, CoryZus aveZZaпa L. дpe
вовидный кустарник, произрастает в тех же оБJlастях, что и дуб летний.
Безъядровая порода, древесина белоrо цвета со слабым блеском. rодичные
слои заметны плохо. Сосуды мелкие, невидимые. Сердцевинные лучи уз..
кие и ложноширокие, иноrда изоrнуты на поперечном разрезе. Древесина
лещины по физико"механическим свойствам несколько превосходит бере
зу; из лещины изrотовляют деревянные обручи, охотничий лорох, рисо
вальные yr..w.
48. Инозеl\lные породы
Ниже приводится краткая характеристика наиболее интересных ино
земных пород.
Секвойядендрон (Sequoiadeпdroп) И секвойя (Sequoia). Каждый род
имеет по одно IY виду. Оба произрастают в Калифорнии (США), rлавным
образом в заповедниках. Секвойядендрон rиrантский S.gigaпteuт (Lindl.)
ВuсЬЬ. достиrает оrромных размеров: известны деревья высотой до 120 м
при диаметре в комле 15 м и возрасте около 6000 лет. Не уступает по раз
Mepat\1 и секвойя вечнозеленая S. seтpervireпs Endl., которая разводится,
хорошо растет и плодоносит на ЧеРНОМОРСКОt\1 побережье Кавказа.
Секвойя и секвойядендрон хвойные ядровые породы с узкой белой
заболонью. Ядро от светло..вишневоrо до красновато коричневоrо цвета.
rодичные слои хорошо видны блаrодаря более темной и плотной поздней
древесине. Ранняя древесина рыхлая, мяrкая. Смоляных ходов не имеет, но
содержит мноrочисленные смоляные клетки, собранные в вертикальные
ряды. Сердиевинные лучи однорядные.
По физико механическим свойствам секвойя довольно близка к ели,
но превышает ее по стойкости против rииения. Применяется в мебельном
производстве, для внутренней отделки BaroHoB, кают, в rpадирнях, силос
ных башнях, в строительстве мостов, эстакад.
Лжетсуrа тисолистная (дуrласия) Pseudotsuga taxifolia Britt. или
лжетсуrа Мензиса Р. тeпziesii (Mirb.) Franco. Произрастает на западе Ce
верной Америки, достиrает высоты 115 м и 5 м в диаметре; быстрорасту
щая порода, доживает до 1000 лет. Культивируется на Украине, Белорус..
сии, в Прибалтике, на Черноморском побережье Кавказа.
276
Лжетсуrа хвойная порода с узкой желтоватой заболонью, ядро ро..
зовато красноrо или желтовато..буроrо цвета, обладает запахом резины.
rодичные слои хорошо видны, переход от ранней зоны к поздней резкий.
Смоляные ходы мелкие. Сердцевинные лучи мноrочисленные, однорядные
и мноrорядные (включают дО ПЯТИ рядов клеток по ширине и содержат уз
кий смоляной ход). По физико механическим свойствам древесина лжетсу..
rи приближается к сосне. Используется для шпал, строительных сортимен
тов, применяется в судостроении., производстве мебели.. фанеры и Т. д.
Акация белая Robiпia pseudoacacia L. Эта порода родом из CeBep
ной Америки, завезена в Европу в 1601 r. Разводится и хорошо растет на
Украине, Кавказе, Крыму, а также в Средней Азии.
Белая акация ядровая кольцесосудистая порода с очень узкой забо
лонью желтоватоrо цвета, резко отrpаниченной оТ зеленовато..сероrо или
желтовато сероrо ядра. Ранняя зона rодичных слоев занята кольцом круп
ных сосудов; мелкие сосуды в поздней зоне образуют rpуппы в виде точек,
черточек или коротких извилистых линий; сосуды закупорены тиллами.
rодичные слои хорошо видны на всех разрезах. Сердцевинные лучи узкие,
но заметные. Древесина белой акации обладает красивым цветом и TeKCТY
рой, высокой твердостью, прочностью и стойкостью против rниения. По
физико механическим свойствам она стоит значительно выше дуба и ясе..
ня. Используется для изrотовления паркета, мебели.
Ше.JIКОВIIЦ3, или тутовое дерево, (Morus). Два вида: шелковиuа бе
лая М aZba L. и черная М пigra L., широко культивируются в Закавказье
и Средней Азии ради листьев, являющихся кормом шелковичным червям.
Шелковица кольцесосудистая порода с очень узкой (3 5 rодичных
слоев) желтовато белой заболонью, резко отделяющейся от KpaCHOBaTO
буроrо ядра; от действия света древесина темнеет и становится темно..
бурой. rодичные слои хорошо видны; сосуды ранней зоны крупные, часто
закупорены тиллами белоrо цвета; в поздней зоне мелкие сосуды и парен
химные клетки вначале образуют небольшие rруппы в виде светлых точек,
а в широких слоях, ближе к наружной rранице, короткие черточки, па
раллельные слою. Сердцевинные лучи узкие, но довольно хорошо замет
ные, на поперечном разрезе светлее окружающей древесины. Древесина
твердая, тяжелая, с красивой текстурой, цветом и блеском, применяется
для бытовых и художественных изделий.
Эвкалипт (Euca/yptus). Родина Австралия и Океания; насчитыва
ется более 500 видов. Отдельные виды дают деревья rиrантских размеров,
достиrающие высоты 150 М. Эвкалипты отличаются большой скоростью
роста. На Черноморском побережье Кавказа было испытано более 150 ви
дов; наиболее МОРОЗОУСТОЙЧИВЫМ оказался эвкалипт Дальримпля Eиca
/yptus daZrympZeaпa Maiden. По данным В.С. Холявко В возрасте 40 лет дe
ревья этоrо вида достиrали высоты 31,5 м и имели диаметр 136 см.
277
Эвкалипт ядровая рассеяннососудистая лиственная порода; забо
лонь светлая, ядро буроrо цвета разных оттенков (коричневоrо, KpaCHOBa
то коричневоrо). rодичные слои заметны только на поперечном разрезе.
СОСУДЫ мелкие, образуют rруппы в виде коротких линий под уrлом к rpa
нице слоя; сердцевинные лучи узкие, простым {'лазом не заметные. Полос
ти сосудов заполнены ТИ..rшами и скоплениями ядровых веществ желто..
буроrо цвета. Волокна либриформа толстостенные, полости их заполнены
содержимым TeMHoro цвета. Сердцевинные jJУЧИ мноrочисленные, OДHO
родные, преимущественно однорядные, простым rлазом не различимые.
ФИЗИКО lеханические свойства древесины эвкалипта зависят от ба..
таническоrо вида, в большинстве случаев плотность сухой древесины 700
900 кr/мз; древесина обладает высокой прочностью И биостойкостью.
Древесина эвкалиптов у себя на родине имеет широкое применение:
в ваrоностроении, строительстве (столбы, шпалы, торцовые мостовые,
подводные сооружения); из листьев получают ценные эфирные маС..lа.
ТИК, или тектона великая, Tectona graпdis L. Произрастает в Ин
дии, Вьетнаме и дрyrих странах Южной и Юrо"восточной Азии. Ядровая
лиственная порода со светло..бурой узкой заболонью и ядром от желто до
темно буроrо цвета. rодичные слои довольно хорошо за\1етны, на попе
речном разрезе их rpаницыI часто бывают волнисты. Сердцевинные лучи
узкие, слабо заметны. rодичный слой начинается крупными сосудами,
расположенными по одному, реже по два ряда; диаметр сосудов уменьша
ется по направлеlШЮ к внешней rpанице rодичноrо слоя. Древесина Mac
ляниста на ощупь и обладает запахом старой кожи.
Древесина тика плотная, довольно твердая и прочная, хорошо сопро
тивляется истиранию, обладает высокой стойкостью против rииения, ки
слот и щелочей, не корродирует металлы. По физико механическим свой
ствам она близка к древесине березы повислой. Широко прим:еняется в cy
достроении и для портовых сооружений, а также ДЛЯ изrотовления ХИМИ
ческой аппаратуры.
Красное дерево. Под этим названием в международной торrовле
фиrурирует РЯД древесных пород, дающих древесину KpacHoro цвета с раз
личными оттенками. Наибольшей известностью пользуется свиетения
ь.раснодеревная, или махаrони, Swieteпia тahagoпi Jacq., произрастающая
в Центральной Америке. Махаrони ядровая рассеяннососудистая лист
венная порода с узкой белой заболонью. Ядро буровато или коричневато
красное, с окраской разной интенсивности. rодичные слои слабо заметны
на поперечном разрезе по светлым rpаничным ЛИНИЯМ. Сердцевинные лу
чи узкие, слабо заметные, на танrенциальном разрезе расположены rори
зонтальными рядами или ярусами. СОСУДЫ довольно крупные, собраны в
небольшие радиальные rpуппы по два три вместе. По физико
механическим свойствам древесина махаrони близка к древесине каштана
съедобноrо.
278
В настоящее время ПОД названием махаrони продают древесину про..
израстающей в Латинской Америке свиетении крупнолистной s. тacro
phyZZa King. (местное название каоба). Широко используются африканские
породы: кайя (Khaya ivoreпsis А. Chev.), а также сапеле Eпtaпdrophragтa
cyZiпdricuт Sprague, сипо Е. utiZe Sprague, косипо Е. caпdollei Harms и
др. Красное дерево применяется для изrотовления высококачественной
мебели, музыкальных инструментов, паркета, отделки кают судов и т. д.
Палисандр. ПОД ЭТИl\1 названием в международной торrовле обра
щаются разные породы, дающие древесину, сходную по цвету и строению;
наиболее часто это название применяется для древесины дальберrии чер
ной Dalbergia пigra Fr. АН., произрастающей в Бразилии. Это ядровая
рассеяннососудистая лиственная порода с крупными сосудами. Заболонь
узкая, светло желтая, с сероватым опенком, ядро пурпурно коричневоrо
или шоколадно 6уроrо цвета, иноrда С фиолетовым оттенком, часто HepaB
номерной окраски (с черным:и и темно"коричневыми полосками). rодич
ные слои слабо заметны. Древесина очень тяжелая (плотность 80()"",
900 Kr/M3), мало усыхает, трудно раскалывается, хорошо полируется. При
меняется для изrотовления ценных музыкальных инструментов (пианино),
художественной мебели, наборноrо паркета, токарных изделий и т. п.
Черное дерево. Это ToproBoe название объединяет разные породы,
дающие древесину черноrо цвета. Наиболее известны цейлонское эбеновое
дерево Diospyros еЬепит Koenig, произрастающее в Индии, Шри Ланка,
и африканское эбеновое дерево D. crassiflora Hiem. в Ниrерии, raHe,
Камеруне, Заире.
Черное дерево ядровая рассеяннососудистая лиственная порода с
узкой белой заболонью. Ядро rлянцево..черноrо цвета. rодичные слои He
заметны. Сердцевинные лучи узкие, не видны ни на одном разрезе. Сосуды
r.1елкие, собраны в радиальные rруппы по два"три вместе; полости сосудов
и волокон либриформа часто заполнены скоплением черных ядровых ве..
ществ черноrо цвета. Плотность сухой древесины первоrо ботаническоrо
вида 1190 Kr/M3, BToporo 1030 кr/M3. ПРИ}\itеняется для изrотовления дyxo
вых И дрyrих инструментов, художественно..декоративных изделий, PYKO
яток и т. д.
Бакаут, rваяковое дерево. В торrовле обращаются два вида: rваякум
лечебный Guajacuт ojJiciпale L. и в последнее время преимущественно
rваякум священный G. saпcluт L.. Вечнозеленые 1vfедленнорастущие дe
ревья высотой 9 м; диаметром 0,3 м (иноrда до 0,7 м) произрастают в
Центральной и Южной Америке. Бакаyr ядровая кольцесосудистая поро
да с узкой (у первоrо вида) или широкой (у BToporo вида) заболонью жел
TOBaToro или KpeMoBoro цвета, резко отличающейся от зеленовато черноrо
ядра. Кольца прироста (не rодичные слои) почти незаметны. Сердцевин
ные лучи очень узкие, незаметные, на танrенциальном разрезе расположе
ны rоризонтальными рядами или ярусами. Сосуды мелкие, полости их за
279
полиены бурым содержимым. Волокна либриформа толстостенные, с уз
кими полостями.
Древесина бакаута одна из самых тяжелых: ее плотность при 15 %
влажности 1300 кr/мЗ, прочность при сжатии вдоль волокон 72,5 МПа,
торцовая твердость 152 Н/мм2, а боковая 134 юмм2. Древесина износ о..
стойкая, но трудно обрабатывается, содержит MHoro (около 1/4 массы)
rваяковой смолы, используемой для лечебных целей, обладает самосмазы
вающими свойствами (особенно в воде). Применяется в качестве материа..
ла для подшипников, блоков, шаблонов в машиностроении, судостроении,
для токарных изделий.
Бальза, охрома заячья, Ochroтa /agopus Sw. из семейства баобабо
вых произрастает в тропической зоне Центральной Америки, но rлавным
образом в Эквадоре. Одна из самых быстрорастущих пород, в возрсте 7 лет
дает стволы диаметром 0,5 м и высотой до 21 м. Возраст технической спе
лости 4 5 лет, предельный возраст 12 15 лет.
Бальза ядровая рассеяннососудистая лиственная порода с неясно
отrраниченной заболонью почти белоrо цвета; ядровая древесина белая с
леrким красновато бурым оттенком и шелковистыIM блеском. Сосуды на
поперечном разрезе хорошо aMeTHЫ простым rлазоrvt; они немноrочислен..
ные, расположены по одному, реже по два вместе. Сердцевинные лучи за
метны на всех разрезах. Древесина бальзы самая леrкая (леrче пробки)
мяrкая, пористая (пористость до 95 %).
Показатели физико механических свойств древесины бальзы в воз-
душно сухом состоянии: плотность в среднем 120 кт/м3, может колебаться
от 50 до 380 кr/M3, прочностъ при сжатии вдоль волокон 5,4 МПа, а при из..
rибе 14 МПа, ударная вязкость 1,7 дж/см2. Находит мноrообразпое приме
нение как тепло звукоизоляционны,, достаточно прочный и леrкий MaTe
риал в машиностроении, судостроении, для изrотовления спортивноrо ин..
вентаря, поплавков и Т. д.
280
РАЗДЕЛ 11. ОСНОВЫ ЛЕсноrо
ТОВАРОВЕДЕНИЯ
r ЛАВА 10. КЛАССИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ
ЛЕСНЫХ ТОВАРОВ
49. Классификация лесных товаров
л е с н ы м и т о в а р а м и принято называть материалы и продукты,
получаемые путем механической, механико химической и химической пе..
реработки ствола, корней и кроны дерева. Таким образом, понятием "лес
ные товары" обычно не охватываются изделия из древесины. Значительная
часть товаров лесозаrотовительной промышленности реализуется в преде..
лах лесоперерабатывающей промышленности: лесопильной, деревообра
батывающей, целлюлозно бумажной, rидролизной и лесохимической;
часть лесных товаров направляется в друrие отрасли народноrо хозяйства
и на экспорт.
Для удобства рассмотрения все лесные товары можно разделить на
7 rрупп.
1. Лесоматериалы. В эту rpуппу входят товары, получаемые м е ..
х а н и ч е с к о й о б р а б о т к о й в основном ствола дерева. При этом за..
rотавливают деловую древесину и дрова, приrодные для использования
только в виде топлива. НизкокачествеННУIО деловую древесину называют
технолоrическим сырьем.
Из отходов лесозаrотовок (сучья, вершины и др.) и лесопиления
(рейки, опилки и др.) также получаlОТ леСО\1атериалы, которые применяют
rлавным образом для химической переработки.
По способу механической обработки лесоматериалы делятся на
шесть классов:
1. К Р У r л ы е л е с о м а т е р и а л ы получают поперечным делени..
ем хлыста на отрезки, имеlощие окруrлую форму сечения.
Лесоматериалы следующих четырех массов получают COOTBeTCT
вующей обработкой крyrлых лесоматериалов.
2. П и л е н ы е л е с о м а т е р и а л ы, или пилопродукцию, получа..
IOT продольным пилением или фрезерованием древесины и последующим
поперечным раскроем материала.
3. Л У щ е н ы е л е с о м а т е р и а л ы резанием древесины по спи
рали (лущением).
4. CTporaHbIe лесоматериалы резанием древесины HO
жами, формирующими плоскую поверхность раздела.
281
5. К о л о т ы е л е с о м а т е р и а л ы разделением древесины
вдоль волокон клиновидным инструментом.
6. И з м е л ь ч е н н у ю д р е в е с и н у получают специальной пере..
работкой древесины с помощью рубильных машин, фрезерно пильных ar
peraToB, дробилок, молотковых мельниц, стружечных станков и размоль..
ных устройств, а также в процессах обычноrо пиления и фрезерования.
Разновидности лесоматериалов определенноrо назначения принято
называть с о р т и м е н т а м и .
11. Сырье для лесохимических производств. Сюда отнесены TOBa
ры, получаемые также м е х а н и ч е с к и м п у т е м из ствола, корней,
кроны и специально предназначенные к использованию в качестве сырья
для лесохимических производств. Это корье лиственницы, ели, ивы и дpe
весное сырье из дуба, каштана для выработки дубильных экстрактов;
пнёвый и стволовой осмол из сосны; древесное сырье хвойных и листвен
ных пород для пиролиза и yrлежжения (rOCT 23260 80), сырье для yrля
специальноrо назначения (rOCT 8440..74); древесная зелень, а также жи
вица и соки, добываемые из живых деревьев.
Следующие Две rpуппы лесных товаров получают м е х а н и к о
х и м и ч е с к и м и (точнее, механо"физико химическими) способами.
111. Композиционные древесные материалы. В эту rруппу входят
листовые, плитные или друrоrо вида материалы, образованные с помощью
связующих, вяжущих или друrих веществ из предварительно разделенной
на части древесины (или коры). ПредставитеЛЯ 1И этой rруппы являются:
фанера, древесностружечные, древесноволокнистые и столярные плиты,
арболит и др.
IV. l\'lодифицированная древесина. Сюда относится цельная дpeBe
сина с направленно измененными свойствами. В указанную rpуппу входит
древесина: прессованная, пластифицированная аммиаком, модифициро
ванная синтетическими смолами и др.
Остальные три rруппы лесных товаров получают путем х и м и ч е
с к о й переработки сырья.
V. Целлюлоза и бумаrа. Эта rpуппа объединяет различноrо вида и
назначения целлюлозу, древесную массу, бумаry, картон и др.
VI. Продукция rидролизноrо и дрожжевоrо производств. Сюда
включена такая продукция, как спирт, кормовые и пищевые дрожжи, фур..
фурол и пр., получаемая из низкокачественной древесины и отходов.
VII. Продукция лесохимических производств. В эту rpуппу входят
разнообразные продукты: древесный уrоль, скипидар, канифоль, дубиль
ные экстракты, биолоrически активные вещества и пр., получаемые из TO
варов второй rpуппы.
282
Лесные товары, входящие во вторую и последние три rруппы, уже
были кратко рассмотрены в rл.3, 9 9. Более подробные сведения об этих
материалах и продуктах приведены в специальных курсах и руководствах.
Далее описываются лесные товары из первой, третьей и четвертой
rpупп. На большинство из этих товаров имеются rосударственные CTaH
дарты.
50.. Общие сведения о стандартизации ПРОДУКЦИИ
Соrласно принятому в 2002 r. Федеральному закону «О техничеСКО\1
реryлировании» обязательные к исполнению требования в отношении про..
дукции, ее ПрОИЗ80дства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и
утилизации предусматриваются т е х н и ч е с к и f И Р е r л а м е н т а 1 и ,
а требования, исполняе fые на добровольной основе, с т а н Д а р т а м и .
Разработка технических реrламентов направлена на обеспечение
безопасности (отсутствие недопусти\{оrо риска причинения вреда жизни
или здоровью rраждан, имуществу, окружающей среде, животным и рас..
тениям при производстве и использовании продукции, проведении работ и
оказании услyr) и единства измерений.
С т а н Д а р т и з а Ц и я это деятельность, направленная на до..
стижение упорядоченности в определенной области, в частности, в сферах
производства и обращения продукции, с целью повышения ее безопасно
сти, конкурентоспособности, обеспечения рациональноrо использования
ресурсов, научно техническоrо проrресса, совместимости и взаимозаме
няем:ости продукции, сопоставимости результатов испытаний и измерении.
В итоrе этой деятельности разрабатываются национальные стандарты и
стандарты орrанизаций.
С т а н Д а р т зто документ, в котором в целях доброволъноrо
MHoroкpaTHoro использования устанавливаются требования к продукции,
ее производству и обращению, работам и услуrам. MorYT быть стандарты
на т рминолоrию, символику, упаковку, маркировку или этикетки и пра
вила их нанесения. Например, среди документов, имеющих отношение к
продукции, можно указать стандарт, устанавливающий систему предпоч..
тительных чисел.
В нашей стране приняты четыре основных ряда предпочтительных
чисел: R5; RI0; R20; R40. Каждый ряд представляет собой rеометрическую
проrрессию, знаменателем которой является соответственно: iflO 1,6;
1,25; 1,12; 4.ifW 1,06. Для примера выпишем предпочтитель..
ные числа двух первых рядов.
Ряд R5: 1 ,00; 1,60; 2,50; 4,00; 6,30; 10,00;
Ряд RI0:1,OO; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10,00.
283
Числа свыше 10 или менее 1 получаIОТ умножением на 10; 102 И Т. д.
или на 10 1; 10 2 И Т. д. Цифра, СТОЯЩая рядом с буквой R, обозначает HO
мер ряда и указывает, какое количество членов он содержит. Каждый по..
следующий ряд включает все члены предыдущеrо ряда.
Работами в области стандартизации в нашей стране руководит Феде..
ральное areHTCTBo по техническому реryлированию и метролоrии через
систему технических комитетов (ТК). В состав ТК ВХОДЯТ представители
федеральных opraHoB исполнительной власти, научных и друrих заинтере
сованных орrанизаций и объединений. Разработка н а Ц и о н а л ь н ы х
с т а н Д а р т о в про водится по nporpaMMe, утвержденной Федеральным
areHTcTBoM. Разработчиком проекта стандарта может быть любое юриди
ческое или физическое лицо. Уведомление о разработке национальноrо
стандарта направляется в Федеральное areHTcTBo и публикуется в инфор
мационной системе общеrо пользования в электронно"цифровой форме и
печатном издании федеральноrо opraHa по техническому реryлированию.
Разработчик обеспечивает доступность проекта для ознакомления всем за
интересованным лицам, дорабатывает проект стандарта с учетом получен
ных замечаний и про водит публичное обсуждение проекта. Далее этот дo
кумент одновременно с перечнем полученных замечаний и результатами
их обсуждения направляется в ТК, который орrанизует экспертизу проекта
и rотовит мотивированное предложение об утверждении или отклонении
проекта стандарта.
Федеральное areHTcTBo на основании документов, представленных
ТК, принимает решение об утверждении национальноrо стандарта. Уве..
домление об этом публикуется в печатном издании Федеральноrо opraHa
по техническому реryлированию и в информационной систе\iе общеrо
пользования.
Стандарты орrанизаций (коммерческих, общественных, научных,
самореryлируемых орrанизаций, объединений юридических лиц) разраба..
тыIаютсяя и утверждаются ими самостоятельно.
До 1 июля 2003 r. в нашей стране действовала система стандар"
тизации, которая предусматривала разработку нормативно технических
документов следующих катеrорий: rосударственных стандартов СССР и
межrосударственных стандартов (rOCT), а позднее rосударственных
стандартов Российской Федерации (rOCT Р); отраслевых стандартов
(ОСТ); стандартов предприятий (СТП) и научно технических обществ
(СТО); технических условий (ТУ). В СССР кроме rосударственных разра
батывались республиканские стандарты (РСТ). Теперь эти документы
имеют рекомендательный характер. Они используются в технической и
учебной литературе.
Обозначение rосударственнъlX стандартов включает их индекс
(rOCT или rOCT Р), реrистрационный номер и две последние цифры rода
утверждения стандарта. Так, например, обозначение rOCT 99 96 указыва
284
ет, что межrосударственный стандарт был зареrистрирован ПОД номером
99 и утвержден в 1996 r.
За комплексом однотипных стандартов закрепляется единый номер с
указанием через точку очередноrо порядковоrо номера стандарта. Напри
мер, на методы испытаний древесины имеются: rOCT 16483.0..78; rOCT
16483.1 84; rOCT 16483.2..70 и т.д. При пересмотре стандарта в ero обо..
значении менялись толь о две последние цифры.
Для отраслевоrо стандарта указывалось, кроме Toro, цифровое обо..
значение министерства (ведомства). Изменения в стандартах и сообщения
об их отмене публиковались в информационном указателе «rосударствен
ные стандарты».
Постановлением [осстандарта рф от 30 января 2004 r. действующим
CTaHдapTa 1 придан статус национальных стандартов.
Стандартизация иrpает большую роль в развитии международноrо
экономическоrо, техническоrо и культурноrо сотрудничества. Россия при
нимает участие в ряде международных орrанизаций по стандартизации.
Наиболее представительная из них Международная орrанизация по CTaH
дартизации ISO (ИСО), в которую входят более 100 стран. Среди реrио
налъных орrанизаций 1tfОЖНО указать на весьма крупную Европейский
комитет по стандартизации (CEN), включающий около 30 стран и разраба
тывающий европейские стандартыI (EN). В литературе встречаIОТСЯ ссылки
на стандарты бывшеrо Совета зкоqомической взаИ\10ПОМОЩИ (СТ СЭВ).
Международные стандарты учитываются при разработке нацио
нальных стандартов и технических реrламентов.
С е р т и Ф и к а Ц и я это подтверждение соответствия объектов
требованиям технических реrламентов, положениям наЦИОН lЬНЬ CTaH
дартов и стандартов орrанизаций или условиям доrоворов. Обязательная
сертификация проводится, если на объект имеется технический реrламент;
в остальных случаях осуществляется добровольная сертификация. Серти
фикация проводится по инициативе заявителя на основе доrовора между
ним и opraHOM по сертификации. Этот opraH выдает сертификат COOTBeTCT
вия на основании протокола испытаний продукции, проведенных испы
тательной лабораторией (цeHтpO ).
51. Стандартизация и качество лесных товаров
Основные понятия о качестве лесных товаров. Самостоятельная
научная область к в а л и м е т р и я объединяет количественные методы
оценки качества, используемые для обоснования решений, принимаемыx
при управлении качеством продукции и стандартизации (rOCT 15467 79).
Рассмотрим некоторые стандартные общие положения о качестве продук"
ции применителъно к лесным товарам.
285
к а ч е с т в о про Д у к Ц и и совокупность свойств, обусловли
вающих ее приrодность удовлетворять потребности в соответствии с Ha
значением. Следует иметь в ВИДУ, что сравнительно оrpаниченное количе..
ство свойств формирует качество продукции, определяемое ее назначени
ем. Даже для характеристики качества такой мноrообразной по свойствам
и назначению продукции, как образующееся в процессе лесовыращивания
древесное сырье, о.и. Полубояринов полarал возможным оrpаничиться
пятью свойствами. Это однородность сырья, породный состав, размер
ные характеристики, пороки (сучковатость, ядровые rнили, кривизна),
плотность древесины. Качество пиломатериалов конструкционноrо назна
чения характеризуется прочностью, жесткостью, rеометрическими пара
метрами и влажностью.
П о к а з а т е л ь к а ч е с т в а про Д У к Ц и и количественная xa
рактеристика одноrо или нескольких свойств продукции, составляющих ее
качество. Например, предел прочности это так называемый прямой пока..
затель прочности пиломатериалов. Косвенными показателями указанноrо
свойства можно считать наличие пороков древесины и их количество.
При з н а к про д у к Ц и и качественная или количественная (па..
раметр продукции) характеристика любоrо свойства или состояния про
дукции. Качественный признак это, например, rpибная окраска пилома...
териалов, которая может быть или не быть (альтернативный признак).
Толщина доски представляет собой rеометрический параметр. Кроме Toro,
MOryт быть структурные и друrие параметры. Понятие "параметр продук
ции" шире, чем "показатель качества".
Если показатель качества продукции характеризует одно из ее
свойств, он называется е Д и н и q н ы М, если несколько к о м п л е к с
н ы м . Определяющий показатель, по которому принимают решение оце..
нивать качество продукции, также может быть единичным или компл кс"
ным (обобщенным).
Показатели качества лесных товаров определяют различными MeTO
дами: и з м е р и т е л ь н ы М, основанным на использовании технических
средств измерений, например, индикаторноrо rлубиномера для измерения
шероховатости поверхности пиломатериалов; о р r а н о л е п т и ч е ..
с к и м на основе анализа восприятий opraHoB чувств, например, визу..
альное определение площади rpибных поражений в сортименте; р а с
ч е т н ы м на основе теоретических или эмпирических зависимостей по..
казателей качества продукции от ее параметров, например, влажности пи...
ломатериалов от убыли массы при их высушивании; р е r и с т р а Ц и о н
н ы м на основе обнаружения и подсчета числа событий или предметов,
например, при определении точности сортировки круrлых и пиленых ле..
соматериалов; э к с пер т н ы м на основе принимаемых rpуппой спе..
циалистов экспертов решений. Общие положения в области качества
реrламентированы стандартами ИСО серии 9000 "Системы качества".
286
Наиболее распространеННЫ 1, простейшим способом оценки качества
товаров является установление их с о р т а .
Особенности стандартизации лесных товаров. ОДНИ f из первых
объектов rосударственной стандартизации, начавшей свое развитие в Ha
шей стране с 1925 rода, были лесоматериалыI. В 1927 roдy был утвержден
первый стандарт на крyrлые лесоматериarrы хвойных пород. В последую
щие rоды создавались стандарты на отдельные сортименты. Количество
стандартов непрерывно возрастало и к 1942 rоду достиrло 65. При таком
большом количестве стандартов с множеством содержащихея в них норм и
требований возникли трудности в работе лесозarотовительноЙ промыш"
ленности. Поэтому был взят курс на объединение отдельных стандартов.
Эта работа, продолжавшаяся в течение ряда лет, позволила существенно
сократить число стандартов. В 1960 rоду вместо 35 стандартов были соз
даны Bcero лишь два стандарта на круrлые лесом:атериалы лиственных
(rOCT 9462 60) и хвойных (rOCT 9463 60) пород с унифицированными,
по возможности, требованиями к размера 1 и дрyrим показатеЛЯЬ-I качества
продукции лесозаrотовок. В лесотехнической литературе эти стандарты
получили название у н и Ф и ц и р о в а н н ы х. С некоторыми изменения
МИ, внесенными в 1971 72 rr., а также в последуюп{Ие rоды, эти стандарты
действуют в настоящее вре IЯ.
Почти одновременно со стандартизацией круrлых сортиментов на..
чала проводиться стандартизация пилопродукuии, а также дрyrих видов
лесоматериалов. Несколько позднее были разработаны стандарты на фане..
ру, а затем на древесностружечные и древесноволокнистые плиты.
Следует подчеркнуть, что действующие стандарты на леСОl\1атериа
лы, были разработаны применительно к плановой экономике они рассчи..
таны на производство простейших видов продукции оrpаниченноrо ac
сортимента. Использование таких стандартов снижает конкурентоспо
собность, а также сбыт лесоматериа..'10В, уровень использования лесноrо
фонда.
По поручению правительства ОАО «ЦНИИМЭ» и 000 <<Лесэкс"
перт» разработали в 2007 r. проекты национальных стандартов rOCT р на
крyrлые лесоматериалы и пиломатериалы. В них отражены современные
тенденции развития производства и сбыта указанных ТIecHbIX товаров. Ho
вые стандарты предполarают замену не только rOCTOB, но и ОСТов, а
также технических условий (ТУ), утвержденных бывши\{ Минлеспромом
СССР.
Далее наряду с изложением содержания существующих стандартов
(предполаrается, что срок их действия сохранится и на пятилетний пере..
ходный период) приводятся основные положения проектов новых CTaH
дартов.
Среди проектов разработанных нормативных документов имеется
отде;IЬНЫЙ стандарт, в котором изложены требования к спецификациям на
287
основные виды лесоматериалов, предназначенных для распиловки, луще..
НИЯ, производства целлюлозы, древесной массы и ПЛИТ. Этот стандарт МО"
жет добровольно применяться покупателями и (или) поставщиками товар..
ных круrлых лесоматериалов.
Проекты новых стандартов должны быть внесены техническим KO
митетом ТК 78 «Лесоматериалы» и утверждены Федеральным аrеитством
по техническому реryлированию и метролоrии.
В действуюших стандартах на крyrлые, пиленые и друrие виды ле..
соматериалов находят отражение следующие технические требования к
сортиментам: древесная порода, размеры, допуски и припуски К номи
нальным размерам, сорта, степень обработки. Кроме Toro, в стандартах
реrламентируются правила маркировки, обмера, учета, приемки и xpaHe
ния лесоматериалов.
Выбор пор о Д ы, представляющей собой по существу rpупповой
показатель качества данноrо сортимента, зависит от ero назначения, Tpe
буемых свойств древесины (прочности, обрабатываемости, пропитываемо
сти, биостойкости и др.), запасов древесины и др. Например, в качестве
сырья для выработки целлюлозы сульфитным способом используют дpeBe
сину только малосмолистых пород ели и пихты; для изrотовления каран..
дашной дощечки применяют мяrкую древесину кедра или липы, обладаю..
щих хорошими "очиночными" свойствами. Прочную и биостойкую дpeBe
сину дуба можно было бы применять для выработки очень мноrих сорти...
ментов, однако из за сравнительно небольших запасов ее используют пре
имуuцественно для изrотовления облицовочноrо материала cтporaHoro
шпона и некоторых друrих видов продукции. В стандартах предусмотрены
оrpаничения использования древесины бука, кедра и дрyrих ценных пород,
что способствует их экономии.
При установлении раз м е р о в, сортиментов исходят из их назна
чения, технических и экономических соображений. Например, длина TaKO
ro вида пилопродукции, как шпалы, определяется их назначение1v1 и дол:;к"
на соответствовать ширине железнодорожной колеи. Диа етр и длина
круrлых лесоматериалов, используемых для крепления rорных выработок
рудничных стоек, назначается в соответствии с техническими расчетами
на прочность и жесткость. Длина крyrлых сортиментов, подверrающихся
последующему лущению и строrанию, зависит от конструктивных особен
ностей оборудования. Минимальный диаметр крyrлых лесоматериалов для
выработки пиломатериалов общеrо назначения 14 см установлен из сооб..
ражений рациональноrо использования сырья и удовлетворения требова..
ний лесопильноrо производства.
Учитывая технические возможности станков и оборудования, для
отдельных сортиментов установлены д о п у с к и отклонения от номи"
нальных размеров в сторону их увеличения или уменьшения.
288
Для крyrлых сортиментов установлены обязательные прибавки к
номинальным размерам при п у с к И, компенсирующие уменьшение
ДЛИНЫ при оторцовке и разделке на более короткие сортименты. У пилома
териалов учитывают отличие фактических размеров толщины и ширины от
поминальных из за усушки древесины. Крyrлые сортименты подразделяют
на с о р т а в зависимости от качества, определяемоrо толщиной сорти
мента и наличием пороков древесины. Для пиломатериалов также уста..
новлено несколько сортов.
В стандартах на леСО lатериалы указаны т р е б о в а н и я к с т е
n е н и о б р а б о т к и (круrлыIe лесоматериалы MOryт быть окоренными и
неокореННЫ 1И, пиломатериалы MorYT быть обрезными и необреЗНЬП fИ и
Т. д.), даны нормы допускаеl\IЫХ дефектов обработки. Для некоторых сор..
ТИfvlентов в стандартах приведены нормы влажности древесины.
для вьшолнения работ по стандартизации создан упо,rnнавшийся Tex
нический комитет тк 78 «JIеСОl\fатериалы». Область деятельности этоrо KO
митета: крyrлые лесоматериалы, пиломатериалы, защита древесины, свойст"
ва древесины. Комитет ведет раБотыI по международной стандартизации.
В рамках ИСО работы по стандартизации лесоматериалов должен
выполнять технический комитет 218 <<lIеСОlvfатериалы», секретариат кото..
poro ведет Украина. Разработку европейских стандартов проводят два Tex
нических комитета: СЕN/ТС 175 «Крyrлые и пиленые лесоматериалы (сек..
ретариат ведет Франция) и CEN/TC 124 «Конструкции из лесоматериалов
(секретариат ведет rермания).
Для нашей страныI представляет интерес. системы стандартизации
круrлыx лесоматериалов в Швеции, Финляндии и Норвеrии и скандинав
ские правила сортировки пиломатериалов «NORDIC TIMBER» [64].
r ЛАВА 11. KPyr лыE ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ
52. Общая характеристи а ХЛЫСТОВ и Kpyr.fJbIX лесоматериалов
Ствол поваленноrо (срубленноrо) дерева, у KOToporo отделены KOp
НИ, вершина и сучья, называется хлыстом. Соrласно техническим условиям
ТУ 13 0273685..403..89 хлысты подразделяются на три rpуппы в зависимо..
сти от выхода деловой древесины. Ниже приведены нормы выхода для Ka
ждой из rpупп:
rруппа качества
Выход, о о, из древесины пород:
хвойных
мяrких лиственных
твердых лиственных
1
11
IП
>80
60
>70
79 50
59..40
69 40
<50
<40
<40
289
в хлыстах не допускается кривизна более 5 % длины хлыста, ядровая
rниль, занимающая более 65 % площади нижнеrо торца, и наружная тpyx
лявая rниль. Хлысты учитывают в кубических метрах; объе f определяют
по длине и толщине хлыста на расстоянии 1,3 м от нижнеrо торца с ПОМО
щЬЮ соответствующих таблиц поштучно, а также rpупповыми методами.
Оценку качества xJIытовB в партии проводят nyтeI\1 их приемо..сдаточной
раскряжевки (поперечноrо деления).
Крyrлые лесоматериалы хвойных и лиственных пород используют в
разШfчных областях промышленности, строительстве и сельском хозяйстве.
ПОЭТО fУ в rOCT 9463 88 и [ОСТ 9462..88 в зависимости от н а з н а ч е ..
н и я различают лесоматериалы: для распиловки, лущения, строrания, хи
мической переработки с целью получения целлюлозы и древесной массы,
для использования в крyrлом виде, т. е. без дальнейшей механической обра..
60ТКИ.
При разделке хлыстов получают круrлые сортименты в виде бревен,
кряжей и балансов. Б р е в н а м и называют сортименты, предназначенные
для использования в круrлом виде или в качестве сырья для выработки пи..
ломатериалов общеrо назначения. К р я ж а м и принято называть сорти..
менты, использующиеся ДЛЯ выработки специальных видов лесной про..
дукции (шпа..l, лушеноrо или cтporaHoro шпона, спичек и др.). СОРТИI\1еп..
ТЫ, соответствующие по длине рабочим размерам деревообрабатывающеrо
оборудования, называют чур а к а м и . Б а л а н с ы это круrлые (или KO
лотые) сортименты, предназначенные для переработки на целлюлозу и
древесную массу. Д о л r о т ь е представляет собой отрезок хлыста, длина
KOToporo кратна длине получаемоrо сортимента и включает припуск на
разделку. В строительстве и сельском хозяйстве используют тонкомерные
сортименты (диаметром 13 см) ж е р Д и .
По толщине (диаметру, измеренном:у на верхнем торце) круrлые ле..
соматериалы делятся на м е л к и е толщиной от 6 до 13 см; с р е д..
н и е от 14 до 24 C I; к Р У n н ы е 26 см и более. Для \1елких лесомате
риалов установлена rpадация 1 С\1, дЛЯ средних и крупных 2 СМ. Следова..
тельно, для мелких сортиментов учетная толщина 6, 7, 8, 9 см и т. Д., для
средних и крупных 14, 16 и т. д. У хвойных пород толщина (ДО 15 см)
вершинных бревен, отличающихся СИЛЬНЫМ сбеrом, измеряется с rpадаци..
ей через 1 см.
Д л и н а лесоматериалов зависит от их назначения и колеблется в
широких пределах от 0,5 (для изrотовления лож) до 17 м (мачты судов).
Наиболее распространенные длины лесоматериалов находятся в диапазоне
6,5 М. В стандартах часто указывают не конкретные размеры сортимента
по длине, а пределы их возможных изменений и rpадацию. Для хвойных
лесоматериалов длиной 2 3 м и более rрадация обычно составляет 0,25
или 0,5 М. ДЛЯ коротких и лиственных сортиментов rpадация чаще Bcero
290
равна 0,1 м. У сортиментов для выработки экспортных пиломатериалов
rpадация равна 0,3 или 0,25 М.
При п у с к по длине у лесоматериалов для распиловки, строrания и
использования в круrлом виде, а также у балансовоrо долrотья и спичеч..
ных кряжей должен составлять от 3 до 5 см; для лущения (кроме спичеч
ных кряжей) от 2 до 5 см на каждый чурак. При этом фактическая длина
бревна или кряжа длиной 2 м и более МОЖет быть БОwlьше на 5 см номи"
нальной длины вместе с припуском. Для балансов в чураках припуск по
длине не устанавливается. Допуск по длине балансов :i:2 см.
П о к а ч е с т в у лесоматериалы делят на три сорта: 1, 2 и 3. Каче
ство определяется наличием, размера:\1И и количеством пороков древеси
ны. У хвойных лесоматериалов в числе 1I0рl\lируемых по rOCT 9463 88
пороков: сучки и пасынок, rрибные поражения (rнили и окраски), червото
чина, трещины, кривизна, механические повреждения, а также открытая
прорость, сухобокость и рак. Основными сортообразУЮЩИ\fИ порокаМI1 у
хвойных лесоматериалов являются сучки, на втором месте находится
rниль, далее механические повреждения, которые являются технолоrиче..
ским браком и должны быть сведены к минимуму; остальные пор оки
встречаются рел е. У леСОl\fатериалов 1 ro сорта не допускаются табачные
сучки, ядровая rниль и дупло (у !\Iелких и средних сортиментов), заболон
ная и нарУ'жная трухлявая rнили, неrлубокая и rлубокая червоточина.
у лесоматериалов 2..ro сорта не допускаются только два порока: за
болонная и наружная rниль, у 3 ro сорта только второй порок, а также oд
HOBpe\feHHOe наличие заболонной и ядровой rШL1И. Остальные пороки дo
пускаются, однако степень их оrpаничения у 1 ro сорта наибольшая, у 2
[о меньше, а у 3 ro еще меньше. Различия в уровне требований к качест
ву лесоматериалов в зависимости от их сорта можно показать на примере
оrpаничений сучков и пасынка (Cl\f. табл. 52).
52. Нормы допуска сучков и пасынка в крyrлых лесоматериалах хвойных
пород
Пороки
Сучки и пасынок:
Сорта
l й 2 й
В мелких лесоматериалах допускаются
3 й
а) нсе разновидно
сти, за исключением
табачных сучков
в средних лесоматериалах допускаются
размером, см, не БО.'Iее:
ДопускаIОТСЯ
б) табачные
з18
В крупных лесоматериалах допускаются
размером, см не более:
5
Не допускаются
Допускаются
10
Допускаются размером, см, не более
2 I 5
291
Оценка качества лиственных лесоматериалов проводится в основном
по той же номенклатуре пороков, что И у хвойных лесоматериалов. При
ЭТО\1 учитывается, что у лиственных ПОрОД MOryT быть специфические по
роки (побурение, ложное ядро). Нормы требований по сорта\1: приведены в
[ОСТ 9462
88. Основными сортообразующими пороками для лиственных
лесоматериалов являются сучки, rнили и кривизна.
Сучья у леСО\1атериалов должны быть обрезаны (срублены) вровень
с поверхностью HeoKopeHHoro бревна. Скос пропила допускается в преде
лах диапазона припусков по длине. Козырьки, корневые лапы и наросты
должны быть отпилены, а визуальные инородные включения
удалены.
53. Технические требования к круrЛЫl\1 лесоматериалаI\1
Круrлые деловые леСО'\lатериалы различноrо назначения. Cop
тименты, подлежащие р а с п и л о в к е предназначены в основном для
выработки пилоrvIатериалов, зarотовок, шпал и др.
Для выработки большинства видов пиломатериалов MOryт быть ис..
пользованы крyrлые неокоренные леСОl\fатериалы как хвойных, так и лист
венных пород. Однако, некоторые виды пиломатериалов, предназначенных
для специальных целей, изrотовляются только из хвойных крyrлых сорти
ментов.
Сводка требований к круrлым лесоматериалам, предназначенным
для получения пиломатериалов (и частично заrотовок), которая составлена
по rOCT 9463
88 и [ОСТ 9462
88, представлена в табл. 53.
Для лесоматериалов в зависимости от назначения в указанных CTaH
дартах устанавливаются некоторые дополнительные (к тем, что указаны в
табл.53)требования.
3 а r о т о в к и для ряда назначений изrотовляются только из дpeBe
сины лиственных пород. Требования к указанной катеrории круrлых сор..
тиментов приведены в табл. 54.
294
Можно заметить, что для указанных целей используется rлавным
образом древесина твердых лиственных пород.
Требования к круrлым леСО
fатериалам, предназначенным для Bыpa
ботки ш п а л и пер е в о Д н ы х б р у с ь е в , приведены в табл. 55.
55. Крyrлые лесоматериалы хвойных и лиственных пород для выработки
шпал и переводных брусьев железных дороr
ПОРОДЫ Сорт Тол
rpaдa
Назначение лесомате- хвойные листвен
хвойных листвен
Длина ция по
риалов щина, \1 длине,
ные ных
см
М
Для выработки ШП
l:
широкой колеи Все по
Береза 1; 2; 3 2;3 26 и 2,75;
. бо.,'Iее 5,50
роды
(кроме
кедра)
КСДр
3 26 и 2,75;
БО
1ее 5,50
УЗh.ОЙ колеи Все по
Береза 2;3 2;3 20 и 1,30;
. более 1,50;
рОДЫ
(кроме 1,80..
кедра)
Для выработки пере
водных брусьев:
широкой колеи Все по
Береза 1; 2; 3 2;3 26 и 3,0
0,25
. бо.аее 5,50
роды
( кроме
кедра)
узкой колеи Все по
Береза 2;3 2;3 20и 1,50;
. более 1,65
рОДЫ
(кроме 1,8
0,20
кедра) 3,20;
3 50..
,
Промышленные хвойные породы: сосна, ель, пихта, лиственница, кедр.
Для хвойных пород допускается изrотовление лесоматериа..lОВ, кратных по Д
lине
указанным размерам.
В шпальных кряжах предусмотрена БОЗ!\tОЖНОСТЬ некоторых отступ
лений от сортовых требований. Допускается открытая прорость, сухобо..
кость, rнили и ряд друrих пороков при наличии по всей длине кряжа ceT
мента здоровой древесины высотой 22 см (ДЛЯ широкой колеи) и 14 см
(для узкой колеи).
Круr-лые лесоматериалы, предназначенные ДJIЯ л у Щ е н и я, постав
ляются в виде кряжей и чураков лиственных и хвойных пород. Основные
требования к этим сортиментам указаны в табл. 56.
..
295
56. Крyrлые лесоматериалы хвойных и лиственных пород для выработки
лущеноrо шпона
Назначение лесомате По ,оды Толщи Длина, rрадация
Сорт
хвойные листвен
риалов на,СМ м по длине, м
ные
Для выработки шпона:
общеrо назначения Сосна, Дуб, клен, 1; 2 16(18). 1,30;
листвен ясень, бе и более 1 ,60 и
ница, реза, ильм, кpaT
кедр, ель, бук, rpаб, ныеим
пихта ольха,
осина, TO
поль, липа I
Те же Те же 1; 2 18(20) · 1,91;
: И БО'lее 2,23;
I 2,54 и
I кpaT
вые им
спи чноrо Осина, TO 16 и бо Не Me
ПОЛЬ, Ш1па, 1; 2; 3 нее 2,00 0.10
лее
ольха I
.
ДЛЯ хвойных пород.
Для изrотовления фанеры используется шпон преимущественно из
березы, а ДЛЯ спичечной соломки в основном из осины. Для фанерноrо и
спичечноrо кряжей установлены дополнительные к обшесортовым требо
вания в отношении качества периферической зоны, подверrаемой луще
нию. Оrpаничения касаются сучков, прорости, трещин, сухобокости, рака,
ребристой закомелистости, ядровой rнили, кривизны, fеханических по
вреждений.
Круrлые лесоматериалы, предназначенные для с т р о r а н и Я, ис
пользуют с целью получения cTporaHoro шпона для декоративной отделки
изделий из древесины, фанеры, древесных плит и т. д.
Породы, ИЗ которых заrотовляют кряжи, должны иметь древесину с
выразительной текстурой и красивым цветом. Поэтом:у для указанных цe
лей используют преимущественно лиственные породы (дуб, бук, ясень и
мноrие дрyrие), а также некоторые хвойные породы (лиственница, сосна,
кедр). Лесоматериалы должны быть 1 и 2 сорта. Толщина лиственных кря
жей 24 см и более, а хвойных 32 Chf и более. Длина кряжей из листвен
ных пород должна быть не менее 1,5 м, а из хвойных не менее 2,5 М. rpa
дация по длине во всех случаях составляет 0,1 М. Кряжи поставляются в
неокореННО\1 виде.
Круrлые лесоматериалы (балансы), предназначенные для получения
Ц е л л ю л о з ы и Д р е в е с н о й м а с с ы, заrотавливают преимущест
296
венно ИЗ хвойных (rлавным образом ели), а также из лиственных пороД.
Требования к хвойным балансам указаны в табл. 57.
57. Круrлые лесоматериалы (балансы) хвойных пород для выработки
целлюлозы и древесной массы
Назначение лесоматериалов Порода Сорт Толщина, Длина, м
см
для выработки:
це:IЛЮ..lОЗЫ на химиче
Ель,п
та,сосна,ли.. 1; 2 12
24 1,2; 1,5; 2,0 и
скую переработку ственница кратные им
сульфитной, бисульФит
Ель,пихта 1; 2; 3; 6
16 0,75; 1,0; 1,1;
ной целлюлозы 1 ,2; 1,25; 2 О и
кратные им
белой древесной масеы ЕЛЬ,пихта 2;3 10
16 1,0; 1,1; 1,2;
1,5; 2,0 и
кратные им
целлюлозы для электро.. Ель,пихта,соена 1; 2; 3 12
24 0,75; 1,00;
изоляционных видов 5у.. I 1,10; 1,20;
маrи и картона 1,25 и Kpar
ные им
сульфатной целлюлозы, Сосна,едь,пихта,ли.. 1; 2; 3 6
24 0,75; 1,00;
бисульфитной полуцел
ственница, кедр 1,10; 1,20;
люлозы и древесной мае.. 1,25 и крат..
сы НЫеИ\i
Ниже приводятся основные требования к баланса
1 из древесины ли..
ственных пород.
Для получения целлюлозы, предназначенной на химическую перера
ботку, используют березу, осину и тополь, а для белой древесной массы
только тополь и осину. В обоих случаях балансы 1.. ro сорта, ТО:IЩИНОЙ 1 ().-...
24 см, а длиной 1,2; 1,5; 2,0 и кратные ИМ.
ДЛЯ выработки сульфитной и бисульфитной целлюлозы используют
березу, осину, тополь, ольху, балансы 1 и 2 сорта, толщиной 6
18 см, дли..
ной 0,75; 1,0; 1,1; 1,2; 1,25 м и кратные ИМ. ДЛЯ получения сульфатной бе..
леной целлюлозы используют те же породы; балансы 1 и 2 сорта, толщи
ной
24 см, и 3 сорта, толщиной 6---40 см, той же длины. Для выработки
сульфатной небеленой целлюлозы, натронной, бисульфитной инейтраль..
но
сульфитной полуцеллюТIОЗЫ применяют балансы всех пород, тех же
размеров по толщине и длине.
Кроме Toro, соrласно техническим условиям ТУ 13
273685
02
89
предусмотрена возможность заrотовки так называемых балансов 4..ro сор..
та ИЗ древесины хвойных и лиственных пород пониженноrо качества.
В балансах не допускается обyrленная древесина и наружняя тpyx
лявая rниль, в то же время балансы MOryT иметь трешины,
fеханические
повреждения и некоторые друrие пороки. Подробнее о дополнительных
требованиях к качеству древесины балансов указано в стандартах и ТУ.
297
Некоторые лесоматериалы применяют в прОМЫlШIенности, строитель
стве и сельском хозяйстве в к р у r л о м в и Д е . Для этой цели ИСПОЛЬЗУ10Т
rлавным образом сортименты из древесины хвойных пород. Назначение сор..
тиментов и основные требования к ним приведены в табл. 58. В дополни..
тельных требованиях отмечено, что не допускают rнили и табачные сучки,
указаны оrpаничения для некоторых дрyrих пороков.
58. Лесоматериалы хвойных пород ДЛЯ использования в крyrЛО'I виде
Назначение лесо
Порода Сорт Толщина, Длина, м rрадация
материалон СМ по длинс, М
Для мачт судов и Сосна,ель,листвен
1; 2 По особому заказу
радио ница,кедр,пихта.
Для свай, rидро
Те же 2 22..34 6,5; 8,5
теХЮfческих со..
оружений И Э..lе
ментов мостов
Для опор линий Сосна, лиственница, 1; 2 16
22 4,5; 6,5;
связи,автоблоки
еЛЬ,пихта 7,5; 8,5;
ровки И))'Iор ЛИ.. 9,5; 11,0;
ний электропере
13,0
дач напряжением
ниже 35 кв \
Для опор линий Сосна, лиственница 1; 2 По особому заказу
элеКlpопередач
напряжением 35 кв
и выше
Д..'lя строительства Сосна, лиственниuа, 1; 2 14..24 3,0
6,5 05
ель, пихта
Для llIпалер хмель
Те же ]; 2 1 3
20 7,5..9,5 1,0
ников
Для вспомоrателъ
Сосна, лиственница, 2 6..13 3,0
6,5 0,5
ных и временных ель, пихта, кедр
построек различ
Horo назначения
(подтоварник)
Для разделки на Сосна, елЬ, пихта, 1; 2 7
24 4,0
6,5 0,5
рудничную стойку лиственница, кедр I
.
Пихта кавказская и европейская.
Из всех лиственных лесоматериалов 2
ro сорта изrотавливают
строительные бревна толщиной 12
24 см и подтоварник толщиной 8..11 c
"
(первые длиной 4,0..6,5 м с rрадацией 0,5, второй
длиной не менее 3,0 1\.1 С
rpадацией 0,25 м). В строительных бревнах и подтоварнике из лиственных
IIОрОД не допускаются сучки и rpибные поражения.
298
Среди лесоматериа.il0В, используемых в круrлом виде, есть несколь
ко сортиментов: рудничная стойка, колья для снеrовых щитов, жерди и
Т. Д., требования к которым были установленыI не унифицированными
стандартами, а отдельными rосударственными или отраслевыми CTaHдap
.
тами.
Наибольшее значение из указанных сортиментов имеет рудничная
стойка, на изrотовление КОТОРОЙ ежеrодно расходуется большое количест..
во древесины.
р У д н и ч н а я с т о й к а предназначена для крепления подземных
ropHbIX выработок; используется в каменоуrольной, сланцедобываIощей и
rорнорудной промышленности. Стойки изrотавливаются из древесины со..
сны, ели, лиственницы, кедра и в оrраниченнЪ1Х количествах из пихты.
Ценным качеством древесины сосны и ели является ИХ способность при
усилении даВ..1ения на крепь издавать предупреждающий треск. Длина
рудничных стоек должна соответствовать мощности пласта в шахтах. Ce
чение (диаметр) стоек должно обеспечивать необходимое сопротивление
крепи действующим наrpузкам. В [ОСТ 616..83 установлены длины идиа..
метры (толщины) стоек для всей каменноуrольной промышленности, а
также ДЛЯ основных уrольных и сланцедобывающих бассейнов. Длина сто..
ек колеблется в широких пределах от 0,5 до 6 м; причем от 0,5 до 3 м rpa
даuия равна 0,1 м, а далее интервалы становятся больше. Диаметр в Bepx
нем торце находится в пределах от 7 до 24 см. Стойки одинаковой длины
MoryT быть нескольких диаметров.
Длины рудничной стойки для rорнорудной ПрОl\lышленности нахо..
дятся в диапазоне 1,5..6,5 м, а диаметры в пределах от 12 до 32 см; причем
диаметр свыше 24 см имеют стойки длиной 3,0 м и более.
Предельное отклонение от номинальных размеров длины стоек co
ставляет + 2 см. В рудничных стойках не допускаются табачные сучки,
rНИЛИ. fрибные ядровые пятна и полосы, червоточина, трещины, кривизна
и механические повреждения допускаются с оrpаничениями
Были разработаны отдельные [ОСТы на крyrлые лесоматериалы,
предназначенные для э к с пор т а. rлавным образО\1 экспортируют пило..
вочные бревна, преимущественно из древесины хвойных пород: сосны,
ели, пихты, лиственницы и кедра. Размеры бревен по толщине 14 см и BЫ
ше с rpадацией 2 см, по длине от 4,0 до 7,0 м с rpадацией 0,25 м, а также
3,8; 7,6 и 8,0 М. При пуск по длине равен 5 10 см. В зависимости от качест
ва древесины лесоматериалы MOryт быть 1, 2 и 3 сорта. нормыI допускае
IЫХ пороков и друrие требования к хвойным пиловочным бревнам изложе
IlЫ в rOCT 22298 76 э.
Меньше экспортируется пиловочных бревен лиственных пород В от..
личие от хвоЙНЫХ длина их от 3 до 6,5 М. В зависимости от качества древеси
ны устанавливается 1 или 2 ой сорт. Остальные требования к этим сортимен
там приведеныI в rOCT 22299..76 э.
299
Требования к балансам, поставляемым на экспорт, изложены в [ОСТ
22296 89 э. Толщина балансов от 6 до 24 см; длина находится в диапазоне
от 1 до 6,5 М. для ЭКСПОРТНОЙ рУДНИЧНОЙ СТОЙКИ про п с О в требования
реrламентированы [ОСТ 22297..76 э.
В рыночных условиях экспорт крyrлых лесоматериалов осуществля
ется по спецификаЦИЯ!\.f покупателя. По данным ОАО «НИПИЭИлеспром})
за 2006 r. основные страны, в которые шли поставки: Китай (44 о о общеrо
объема), ФИНЛЯНДИЯ (26 %), Япония (10 о о).
Технолоrическое сырье. К круrлым ..Iесоматериалам относится
также технолоrическое сырье для ряда производств, заrотовляемое из низ..
кокачественной древесины.
Дровяная древесина для технолоrических нужд
(TY 0273685 404 89) предназначена для использования при производстве
древесных плит, rидролизе и друrих целях. В зависимости от назначения
размеры дровяной древесины должны соответствовать указанным в табли..
це 59.
Предельное отклонение от номинальной длины от О до +0,1 М. Каче
ство древесноrо сырья весьма низкое. Допускаются все пороки за исклю
чение аружной rнили и обуrленности (для производства древесных
ПЛИТ); снижены требования к оrраничению допуска ядровой rнили и дуп
ла. Соотношение поставляемой древесины по размерам и rруппам пород
(хвойные И лиственные) устанавливается в доrоворе между потребителе 1
и поставщиком.
59. Размеры дровяноrо сырья для технолоrических нужд
Назначение сырья
Толщина, см не Длина, м rрадация
менее по длине, м
4 0,5 6,5 0,1
4 1 ,0 6,0 1,0
Для rидролиза и дpeBec
новолокнистых плит
Для древесностружечных
и цементностружечных ПЛИТ,
фибролитовых плит на порт
ландцементе
для стружки, арболито
вых ПЛИТ, изделий хозяй
CTBeHlloro назначения и др.
6
0,5 6,5
0,1
в упомянутых в 51 проектах национальных стандартов, разрабо-
танных ОАО «ЦНИИМЭ» и 000 <<1Iесэксперт» предложена новая система
стандартов на крyrлые лесоматериалы. В «общих требованиях» отражена
классификация лесоматериалов, соответствующая рыночным условиям,
изло ены обязательные требования (до введения технических реrламен..
тов), установлены структура, уровень, состав и условия применения нор..
300
мативных документов. Среди обязательных находятся требования безо
пасности производства, транспортировки и фитосанитарной безопасности,
в TO ' числе экспортируемых лесоматериалов. Этим учитывается биолоrи-
ческая природа лесоматериалов. Отражаются требования к средствам и м:е..
тодам ИЗ fерения количества лесоматериалов при ToproBbIx и таможенных
операциях. Предусматривается возможность разработки стандартов opra
низаций и спецификаций на лесоматериалы. Устанавливается классифика..
ция круrлых лесоматериалов по древесным породаrvt, назначению, учету
коры, дефектности бревен, степени окорки. В частности расширяется по..
нятие «балансы», в которое предлаrается включить не только лесомате
риалы для производства целлюлозы 11 древесной массы, но для древесных
плит, пиролиза и уrлежжения.
54. Методы измерения размеров и объе\13 круrлых леСОl\lатерИ3.iIОВ,
контроль качества, приемка, маркировка
в действуюшем стандарте rOCT 2292..88 толщину круrлых лесома..
териалов (бревен) определяют как среднее значение результатов измере..
ний двух взаимно перпендикулярных диаметров в верхнем торце. У дело..
вых сортиментов толщину определяют без коры, у дров .... с корой. Если
партия состоит из более чем 100 ШТ., допускается замер лишь одноrо диа..
feтpa (у всех бревен в одном направлении). У лесоматериалов толщиной
до 18 см можно измерять один диа lетр в rоризонтальном направлении.
Диаметр измеряют в долях см как длину прямой линии, проходящей через
rеОl\lетрический центр торца бревна. Измеренную толщину окруrляют
обычным способом до ближайшей номинальной, указанной в стандартах.
Длину измеряют по наименьшему расстоянию между торца fИ сок..
р)'rлением до 1 см. Припуски и допуски по длине при определении объе fа
не учитывают. Объеfv[ деловых сортиментов и дровяноrо долrотья YCTaHaB
пивают по толщине и длине лесоматериала, используя приведенные в
[ОСТ 2708 75 таблицы. При нарушении rpадации длины (включая мини
мальный ПРИПУСК) дЛЯ определения объема ИСПО:IЪзуют ближайшую наи
\1еньшую длину лесоматериала из соответствующих стандартов.
Объем коротких сортиментов, длиной до 2 м, за исключением тех,
которые по данному стандарту подлежат \fарКИрОБке, и дровяноrо долrо..
тья до 3 м определяют в так называемой складочной мере. С к л а Д о ч н а я
м е р а характеризует объеl\f штабеля лесоматериалов, который определя
ется умножением ero ширины на высоту и длину. Ширину штабеля при
нимают равной номинальной длине уложенных лесоматериалов. Высоту
штабеля определяют как среднее арифметическое измерение неско..'IЬКИХ
высот через каждый 1 l\1: ДЛИНЫ штабеля. Высоту и длину штабеля измеря
ют окрyrляя до 0,01 М. Длину клеток, уложенных по краям штабеля для ero
укрепления, принимают равной 0,8 их фактической протяженности.
301
При укладке деловых сортиментов, имеющих влажность свыше
25 %, высота штабеля должна иметь неучитываемую при исчислении объ..
ема надбавку на усушку и усадку в размере 2 % (от высоты uпабеля).
для перевода в плотную меру raбаритный объем urraбеля сортиментов
(складочную меру) умножают на коэффициент полнодревесности.
В проекта..х стандартов ОЛО «ЦНИИМЭ» и 000 «Лесэксперт» раз
работаны классификации и требования к методам измерения размеров,
объема, признаков качества и ero контроля, правилам приемки товарных
круrлых лесоматериалов. Рекомендательный характер разработанных HOp
мативных докумеlrrов предусматривает возможность выбора Toro или ино
ro fетода продавцом и (или) покупателем соrласно доrовора. Поэтому эти
документы отличаются мноrовариантностью методов. Для измерения дли..
ны И диаметра бревен можно ИСПО:Iьзовать ручные и автоматические уст..
ройства. ДЛИНУ бревен в см измеряют как расстояние между визуально па
раллеЛЬНЫ IИ плоскостями, образУЮЩИ\1И полные сечения бревна. Диаметр
бревна в мм измеряют как расстояние между двумя параллельными пря
мыми (ryбками штанrенциркуля и..тIИ лесной вилки, лучами оптико..
электронноrо устройства и др.), касающимися боковой поверлНОСТИ брев
на. При измерении диаметра бревна на ero торце линейкой (рулеткой) рас..
положение параллельных прямых устанавливают визуально. Доrовор мо"
жет ПIlедусматривать измерение срединноrо диаметра dc (на середине дли..
ны бр&вна), BepXHero диаметра d (на \1еньшем, верхнем торце); нижнеrо
диаметра D (на большем, нижнем торце); диаметра на определенном рас..
стоянии от нижнеrо торца (обычно для опор); диаметров на середине дли..
ны секций равных участков длины бревна (длина секций зависит от кон..
струкции автоматической измерительной системы). Соrласно доrовору
l\fОЖНО проводить измерения диаметра бревен в партии в одном постоян
ном направлении или для каждоrо бревна в двух взаимно перпендикуляр"
ных направлениях, вычисляя среднее арифметическое значение.
Для определения объема бревна по таблицам результаты измерения
диаметра окруrляют до ближайшеrо сантиметра, отбрасывая доли менее
0,5 см и увеличивая до целоrо сантиметра доли 0,5 см и более.
Поштучные l\1етоды измерения объема бревен.
По распространенный в странах Западной Европы м е т о Д с ре..
Д и н н о r о с е ч е н и я (метод rубера) в качестве модели для определе..
ния объема принят цилиндр с диаметром, равным диаметру бревна на се..
редине ero длины L. Объем вычисляют по известной формуле, используя
значения dc и L.
Метод концевых сечений. Этот метод требует измерения
BepxHero и нижнеrо диаметров бревна. В качестве модели для определения
объема используются два цилиндра с длиной равной половине ины
бревна. У комлевых бревен измерение наибольшеrо диаметра проводят на
расстоянии 0,5 у от нижнеrо торца.
302
с е к Ц и о н н ы й м е т о Д , предусматривающий суммирование объ
емов цилиндров (секций), обычно используют при автоматическом изме..
рении диаметров в нескольких местах по длине бревна. Эти методы тpe
буют раскатки бревен в один ряд.
Можно, соrласно доrовору, устанавливать объем без определения
сбеrа каждоrо бревна. Тоrда применяют м е т о Д в ер х н е r о Д и а
м е т р а и с р е Д н е r о с б е r а для партии бревен. Если неоБХОДИl\10
выборочное определение среднеrо сбеrа, то у каждоrо бревна выборки (не
менее 500 случайно отобранных бревен) измеряют верхний d и срединный
dc диаметр (в мм), а также длину бревна L (в м).
Сбеr бревна вычисляют по формуле
s = 2(dc d) . (121)
L
Затеl\1 определяют средний сбеr бревен S как среднее арифметическое
значение результатов измерений сбеrа каждоrо бревна выборки. Величина
среднеrо сбеrа зависит от породы, условий произрастания, расположения
бревен в стволе и находится в пределах от 5 ДО 14 Mw'M.
Объем бревна вычисляют по формуле
V = 3.1416.L X(d+SL)2
4000000 2. (122)
Результат вычисления объема отдельноrо бревна окрyrляют ДО 0,001 мЗ, а
партии бревен до 0,01 м3.
Если бревна имеют кору, а необходимо определить объем без коры,
то диаметры измеряют на торцах до rpаницы между древесиной и корой
или стесывают кору в местах измерения диаметра. Можно также Уl\fень"
шить диаметр, измеренный с корой, на расчетную двойную толщину коры.
Этот показатель находят из эм:пирической зависимости, полученной для
каждой породы и района заrотовки на основании результатов выборочных
ИЗ 1ерений диаметров с корой и без коры. Измерения толщины коры MOryт
проводится одновременно с измерениями сбеrа. Наконец, можно исклю..
чить объем коры путем умножения объема с корой на поправочный коэф
фициент, определенный предварительно по результа'{ам выборочных из
мерений соответствующих диаметров бревен. Величина этоrо КОЭффИЦИ"
ента составляет 0,75 0,95; она зависит от тех же факторов, что и сбеr.
rрупповые l\'lетоды измереuия объеl\18 бревен. Ш т а б е л ь н ы й
Iетод ПРИ!vIеняется для совокупности бревен, уложенных без их перекре
щивания на земле, а также в BaroHe, автомобиле, трюме, на палубе судна, в
кармане накопителе. С к л а Д о ч н ы й о б ъ е м ш т а б е л я определяют,
по принятой fодели штабеля, наПРИ lер, используя правило "полноrо ящи
ка". Условные вертикальные и rоризонтальные стенки "ящика" располаrа
ют так, чтобы бревна или их части, выступающие за стенки "ящика" визу..
ально поместились в пустоты внутри ящика ?\1ежду ero стенками и осталь..
303
ными бревнами штабеля. Следовательно, вместо определения объема шта..
беля неправильной формы измеряют равный ему объем прямоyrольноrо
параллелепипеда. Штабель ДЛИНОЙ 3 м и более размечают вертикальными
ЛИНИЯ IИ на равные секции (длиной не более 3 м). Измеряют высоту каж
дой секции по вертикальной стенке "полноrо" ящика" и нахоДЯТ высоту
штабеля как среднее значение высот всех секций. Для определения о б ъ ..
е м а б р е в е н в ш т а б е л е (в плотной мере) складочный объем, т. е.
произведение ero длины, ширины и высоты умножают на коэффициент
полнодревесности. Этот показатель находят предварительно по измерени
ям выборки бревен из штабеля. Величина коэффициента полнодревесности
может быть в пределах от 0,4 до 0,7; она зависит от породы, диаметра,
ДЛИНЫ и кривизны бревен, ТОЛЩИНЫ коры, качества обрезки сучьев, плот
ности укладки и др. факторов.
В е с о в о й м: е т о Д ПрИ lеняют для ваrонных, судовых или aBTO
мобильных партий бревен. Взвешивание 1 ПОЛНОЙ партии или всех COCTaB
ляющих ее штабелей, пакетов, rpейферных пачек определяют массу бревен
как разницу между массой брутто и массой тары (BaroHa, rрейфера и Т. д.).
Массу бревен допускается измерять по осадке судна. Объем бревен в пар
тин вычисляют делением массы на размерный коэффициент плотности.
Этот коэффициент, если измеряют массу бревен с корой, а их объем без
коры, не совпадает с общепринятым показателем .... "плотность". Коэффи
циен плотности предварительно определяют по выборке из партий как
отношение массы бревен к их объе IУ. Величина ero может быть в преде..
пах от 0,45 до 1,2 т/м3; она зависит от породы, т.е. плотности абсолютно..
сухой древесины, влажности бревен и массы их коры.
С ч е т н ы е м е т о Д ы основаны на предварительном определении
(по выборке) среднеrо объема бревна или пакета и подсчете их количества
в партии. Преимущество этих методов низкая трудоемкость, недостаток
.... значительная поrpешность определения объе lа бревен в партии.
Для rpупповоrо и поштучноrо измерения объема бревен также MOryT
быть использованы следующие физические методы.
r и д р о с т а т и ч е с к и й м е т о д используют для измерения объ
ема пакета бревен. Этот метод основан на законе Архимеда. Вначале взве..
шивают тару (например rpейфер) в воздухе и в воде. Затем пакет бревен с
захватом взвешивают до и после поrpужения в воду. Разница в показаниях
весов равна выталкивающей силе (массе вытесненной воды). Вычитая из
нее величину выталкивающей силы, приходящейся на тару, и принимая
плотность БОДЫ 1,0 т/м3, получают объем бревен в пакете.
Метод вытеснения воды. Этот метод предполаrает измерение
объе 1а вьпесненной воды после поrружения в нее одното или нескольких
бревен.
Контроль качества. Контроль качества партии крyrлых лесомате
риалов при прием:ке fожет включать следующие операции:
304
.. контроль качества внешним осмотром штабелей для принятия ре..
шения о приемке штабеля (и партии в целом) или об отказе от прие\fКИ
контроль качества внешним осмотром штабеля с измерением диа
метров и объема дефектных бревен без расформирования штабеля
сплошной поштучный контроль качества бревен в партии
.. выборочный поштучный контроль качества крyrлых лесоматериалов.
Области применения и процедур контроля подробно из о
жены в проекте стандарта, разработанноrо ОАО «"ЦНИИМЭ» и 000
«Лесэксперт».
Правила приеl\lКИ устанавливают требования к ИЗ?vIерениям объема
и контроля качества партии лесоматериалов, по резу,;]ьтатам которых про
ВОДЯТ их оплату. Это MOryт быть измерения объемов и контроль качества
крyrлых лесоматериалов на складе поставщика и складе покупателя. Пер
вый вариант используют при продаже лесоматериалов со склада промыm
ленноrо иди ToproBoro предприятия меЛКИ i покупателе:м (потребителям).
Второй вариант приемку .iIесоматериалов по результатам измерений на
складе покупателя обычно используют крупные потребители. 11.ноrда при..
емка осуществляется с учетом измерений, проведенных у поставщика и
покупателя. Допускается по соrлашению сторон выполнять измерение
объема и контроля качества, пользуясь УС"lуrами независимой экспер rной
орrанизации. Эти результаты являются основанием для при емки и оплаты
крyrлых лесоматериалов.
Соrласно rOCT 2292 88 поштучной м а р к и р о в к е подлежат
круrлые деловые лесоматериаJIЫ толщиной 14 см и более. Короткие cop
тименты длиной до 2 м, за некоторым исключением (фанерные, резонанс..
ные кряжи и др.), не маркируют. Марку наносят краской на верхние торцы
сортиментов. Она содержит обозначение сорта рИ IСКОЙ или арабской
цифрой и диаметра последней цифрой размера. Так цифра 2 означает
диаметр 22, 32 C tf и Т.Д.
В реком"ендациях Р Д 13..2..4..98 разработанных 000 «Лесэксперт»
(А.К. Курицын) "Маркировка круrлых лесоматериалов и пиломатериалов"
изложены современные требования к маркировке. Фир 1 е 11 н а я м а р
к и р о в к а содержит обозначение изrотовителя, торrОБОЙ фирмы или экс
пертной орrанизации и свидетельствует о соответствии есоматериалов
требованиям контракта. Д:IЯ этоrо используется официально зареrистриро"
ванный товарный знак IШИ клеймо (метка) произвольной формы. У ч е т ..
н а я 1\1 а р к и р о в к а выполняется нанесением на торец бревна марки,
которая соrласно доrовору, обычно содержит обозначение породы, сорта,
диаметра, длины. Применяется также н о м е р н а я (учетная) маркировка
бревен цифра fИ или штриховым кодом; при этом в сопроводительной дo
кументации должны содержаться сведения о партии промаркированных
лесоматериалов. В рекомендациях РД 13 2..4..98 подробно изложены воз
можные способы поштучной и rpупповой маркировки; процедура учета
305
лесоматериалов, включающая составление протоколов измерений, актов
приемки, ведомостей, отrpузочные спецификации; сведения о технических
средствах для измерений, маркировки, реrистрации, обработки и передачи
результатов измерений, а также дрyrие материалы.
При осуществлении rосударственноrо контроля экспорта лесомате
риалов используются коды товарной номенклатуры внешнеэкономической
деятельности (ТН ВЭД). Соrласно этому документу разные виды крyrлых
лесоматериалов и пилопродукции имеют соответствующие цифровые обо
значения.
Сведения о терминолоrии, измерениям и классификации лесомате
риалов по европейским стандарта\! содержатся в недавно изданном спра..
вочнике [29].
rЛАВА 12. ПИЛОПРОДУКЦИЯ
Различают три вида пиленой продукuии, которые по возрастающей
степени rотовности к дальнейшему использованию в изделиях и сооруже
ниях располаrаются в следующем порядке: пиленые материалы (пиломате-
риалы), пиленые заrотовки и пиленые дета.ни.
}IиломатеРИaJIЫ получают путеl\f раскроя бревен, заrотовки выраба
тывают из пиломатериалов, а детали из заrотовок или непосредственно
из крyrлых лесоматериалов.
Пиленые заrотовки отличаются от пиломатериалов тем, что по раз
fepaM и качеству соответствуют будущим конкретным деталям с припус
каl\lИ на усушку и l\'lеханическую обработку. Пиленые детали в отличие от
зarотовок не требуют дальнейшей механической обработки.
Ниже рассматриваются основные сортименты каждоrо из трех видов
пилопродукции, на которые были разработаны rосударственные стандарты.
55. ПИJ10матерllалы
в зависимости от области применения различают пиломатериалы
для российскоrо рынка и пиломатериалы, поставляемые на спорт. Пило
материалы для российскоrо рынка делятся на пиломатериалы общеrо Ha
значения и специальные (авиационные, резонансные). .
Технические условия на п и л о м а т е р и а л ы о б щ е r о н а з н а
ч е н и я , которые изrотовляются из древесины хвойных и лиственных по
род реrламентированы rOCT 8486 86 (а также rOCT 24454 80) и rOCT
2695 83. Преимущественно выпускают хвойные пиломатериалы.
По форме и разI ерам поперечноrо сечения пиломатериалы делят на
Д о с к и если ширина вдвое больше толщины (рис. 1 09, r, Д, е, ж), б р у -
ски если ширина меньше двойной толщины (рис. 109, з) и брусья
306
(у хвойных пиломатериалов) если ширина и толщина более 100 1M. ПО
числу пропиленных сторон брусья (рис. 109, а, б, в) MOryT быть ДBYXKaHT
НЫМИ, трехкантными и четырехкантными.
В пиломатериалах продольная широкая сторона называется
п л а с т ь, узкая к р о м к а, а линия пересечения пласти и кромки
ребро.
По принятой терминолоrии (rOCT 18288..87) пласть пиломатериала,
обраlценная к периферии бревна, называется н а р у ж н о й (старое назва
вне лицевая), а к сердцевине бревна в н у т р е н н ей.
у необрезных пи
ломатериалов (РИ.f. 109,
[) пласти пропи ены, а
кромки не пропилены. У
обрезных пиломатериа
лов пропилены все че..
тыре стороны, или же на
кромках в допустимых
размерах сохранилась
часть поверхности брев
на о б з о л. Как YKa
зывалось ранее (rлава 7),
обзол l\fожет быть т у..
п ы м (рис. 109, е) или
о с т р ы м (рис. 109, ж).
Кроме Toro, пиломате
риалы делятся на разновидности по направлению rодичных слоев на тор..
цах и месту выпиловки из бревна.
Хвойные пиломатериалы, соrласно rOCT 24454 80, вырабатывают
16 размеров по толщине. Доски MOryт быть толщиной 16, 19, 22, 25 и
а Б
/f;' ' J . , .jf.rii,
· .-.r.1f?'
: : 'i .", .
" . .... ,,$'
;. ,I!,fP';' ,!"
...' .'" "" .' ' .
..' . . .' .......", -:" :' .'. '" '.' . е
....., ,....,....."":JI" , '
/
').: I{ . iJ,
/r1 :
, , ;-Z"
.
:1.. _ . . .. ..... <..
'... .AL,/.:"..., е
. .. / ! . , ;- .
А ',i : .
. . ", . 1(',;,
.' ',' ....... ,:,\.,\ ,р"
, , ..#... . ..... . 'к
. -.
(.'
" :'")'1
.' /"/
/ р
., " /
-" ;:i_/ ,
.' ,.:;"/ ; '.,
- ':.:.,- '...
. .,...-, 4LZ" " "- tL
,." ,:'-"::-0
' '
L 0/.'
.. '. v к
Рис. 109. ВИДЫ ПИ:IОПРОДУК
ЦИИ: .
брусья: а двухкантный; б
трехкантный; в четыреХl\ант
ный;
ДОСКИ: z необрезная; д чис
то обрезная; е обрезная с тy
ПЪ1М обзолом; Ж обрезная с
острым обзолом; 3 брусок; и
обапол rорбылъный; к оба
пол доща1ыI;; л шпала необ
резная; \{ шпала обрезная
307
32 мм, ДОСКИ и бруски 40, 44, 50, 60, 75, 100 \fM, брусья 120, 150, 175, 200
и 250 ММ. У лиственных пиломатериалов стандартизовано 12 толщин: с 19
по 40 \-1М как у хвойных, затем 45, 50 мм и далее ДО 100 мм с rpадацией
1 О мм. пиломатериалыI ТОЛЩИНОЙ до 32 мм вкл:ючительно называют т о н
к И м и , а больших раз fеров т о л с т ы 1\1 И .
Ширина обрезных хвойных пиломатериалов находится в диапазоне
75 275 ММ: ИЗ различных сочетаний толщины и ширины пилом:атериалов
образуеrся так назьшаемая размерная сетка, включающая стандартизован
ные сечения пиломатериалов. Bcero таких сечений 106, из них 72 для дo
сок, 15 для брусков и 19 для брусьев. Кроме Toro, для экспорта, плат..
фор\! rpузовых авто:м:обилей, брусьев нефтяных вышек и 10CTOBЫX брусь
ев стандартизовано еще 17 сечений. Для aBTO и вarоностроения npеду
смотрены пиломатериалы шириной 110 и 130 M1vI.
У хвойных необрезных пиломатериалов ширина узкой пласти долж
на быть не менее 50 или 60 мм при толщине от 16 до 50 и от 50 до 100 мм
соответственно; не !\feHee 0,6 толщины у брусьев толщиной от 125 до
300 ММ. Такие же требования к ширине обрезных пиломатериалов с непа..
раллелъными кромкаl\fИ, только у брусьев ширина в узком конце должна
бьrrь не менее 0,7 толщины.
У лиственных обрезных пиломатериалов ширина может быть от 60
до 11 О мм с rрадацией 1 О мм, а также 130, 150, 180 и 200 ММ. Необрезные и
односторонне обрезные лиственные пиломатериалЬJ имеюr ширину 50 мм
и более с rpадацией 1 О l\-IM. Ширина узкой пласти в необрезных пиломате
риалах не должна быть менее 40 ММ.
Ширину необрезных и односторонне обрезных ПИЛО fатериалов оп..
ределяют как полусумму ширин двух пластей, измеренных посередине
длины сортимента, окрyrляя результат до 10 ММ.
Номинальные размеры пиломатериалов по толщине и ширине даны
для древесины влажностью 20 %. При влажности более или менее 20 %
фактические размеры должны быть установлены с учетом величины усуш..
ки (усадки) соrласно rOCT 6782.1 75 (ДЛЯ хвойных пород и rOCT 6782.2
75 (для лиственных пород).
ПИЛО lатериалы хвойных пород ДОЛЖНЫ быть длиной от 1 до 6,5 м с
rpадацией 0,25 I, для тары от 0,5 м с rpадаиией 0,1 м, а для экспорта от 0,9
до 6,3 м с rpадацией 0,3 М. Среди лиственных ПИ.;Jоматериалов можно вы..
делить короткие, длиной от 0,5 до 0,9 м; средние от 1 до 1,9 м и длинные
от 2 до 6,5 М. ИЗ древесины твердых лиственных пород короткие, средние
и длинные пиломатериалы изrотовляют с rpадацией 0,1 м. IIз древесины
мяrких лиственных ПОрОД и березы короткие и средние пиломатериалы из..
rотовляют с rpадацией 0,1 м, а длинные 0,25 М.
Предельные отклонения (в мм) от устаНОВ..lенных размеров пилома..
териалов не ДОЛЖНЫ превышать по длине +50 и 25; по ТО"lщине для тон..
ких :tl,O, а для толстых ::t2,0 (у хвойных брусьев +3,0); по ширине обрез
308
ных +2,0 или :t3,0, если ширина пиломатериалов соответственно меньше
или больше 100 ММ.
В зависимости от качества древесины для хвойных пиломатериалов
досок и брусков установлено 5 сортов: отборный (О), 1
й, 2
й, 3
й, 4
й, а ДЛЯ
брусьев
4 сорта (нет отборноrо). У лиственных пиломатериалов YCTaHOB
лено три сорта: l..й, 2..й и 3
й.
В условном обозначении пиломатериала указьшают ero ВИД, сорт,
породу, сечение (для не06резных
только толщину), стандарт. Например:
"Доска..2
сосна
32х 1 00
rOCT 8486
86".
Основным сортообразующим пороком в пиломатериалах являются
сучки. В зависимости от сорта установлены различные нормы допуска
сучков. Так, здоровые, сросшиеся сучки у хвойных пиломатериалов шири
ной более 100 мм отборноrо сорта допускаются размером не более 20 мм в
количестве не более 2 ШТ. на каждом метровом участке длины: у пипома
териалов 1
ro сорта
размером не более 1/4 ширины ппасти в количестве
не более 3 шт.; 2
ro сорта
не более 4 сучков размером не свыше 1/3 ши
рины пласти; 3..ro сорта тоже не более 4 СУЧКОВ, но размер их может дости
[ать 1/2 ширины пласти; у пиломатериалов 4..ro сорта эти сучки допуска
ются без оrpаничения.
Кроме сучков на СОРТНОСТЬ пиломатериалов оказывают влияние
трещины, пороки строения древесины, rpибные поражения, повреждения
насекомыми, покоробленности, деФ5КТЫ обработки. Нормы допускаемых
пороков указаны в rOCT 8486
86 и (ОСТ 2695
83.
К пиломатериалам, предназначенным для обшивки судов, настила па..
луб, предъявляются дополнительные требования в отношении содержания
ядра и заболони, расположения rодичных слоев и т. д.
Определенные перспективы развития имеет производство к о Н с т
р у к Ц и о н н ы х п и л о м а т е р и а л о в с контролируемой прочностью и
жесткостью. Соrласно ТУ 13
722
83 "Доски конструкционные" эти пило..
материалы должны изrотовляться из древесины сосны, ели, пихты, лист..
венницы, березы и осины. Размеры досок должны соответствовать требо..
ваНИЯf\1 rOCT 24454
80. Доски имеют два сорта: К24 и К19. Число, входя
щее в обозначение сорта, соответствует значению (в МПа) нормативноrо
сопротивления изrибу при наrpужении на кромку. Кроме Toro, для обоих
сортов установлены нормативные сопротивления изrибу на пласть, про
дольному сжатию, растяжению и скалыванию, а также нормативный MO
дуль упрyrости при влажности 12:t2 00.
Нормативные показатели должны быть обеспечены сплошным визу..
алъным или измерительным контролем досок. В и з у а л ь н ы й контроль
основан на определении в худшем участке длиной, равной двум ширинам
доски, относительных совокупных размеров Zk сучков ПрИКрОl\10ЧНОЙ зоны
(0,25 ширины доски) и Zn сучков, выходящих на обе пласти. В ТУ приве
309
дены допустимые значения ZIc и Zn для обоих сортов досок из древесины
сосны и ели разных реrионов произрастания.
И з м е р и т е л ь н ы й контроль предлолаrает использование нераз..
рушающеrо метода, paccMoтpeHHoro в rлаве 6. Сортирующую \1ашину, ко..
торая измеряет усилие реакции или проrиб, настраивают, ИСПОЛЬЗУЯ при
веденные в ТУ нормы модуля упруrости, обеспечивающие требуемые по
казатели сопротивления изrибу, сжатию, растяжению. При отсутствии Ta
ких норм rpаницы реryлирования показателей жесткости определяют,
ПРИ \.f еняя, соrласно [ОСТ 21554.3
82, уравнения реrpессии между преде..
ЛО
l прочн6сти И \fодулем упруrости. .
С целью повышения точности сортировки можно ПрИ\1енить комби..
нированный и з м е р и т е л ь н о
в и 3 У а л ь н ы й метод контроля. В YKa
занном ТУ приведены также нормы допуска отклонений фОр\iЫ и шерохо..
ватости поверхности, а также ЛОрОКQВ (rнили, червоточины, трещины,
прорости), характеризующих состояние древесины. Влажность KOHCTPYK
ционных ДОСОК должна быть не более 22 %.
Правила приемки, контроля, маркировки и транспортирования ли..
;Iоматериалов изложены в rOCT 6564
84. Объе\1 каждой штуки пиломате..
риала определяют по номинальным размера..\1 длины, ширины и толщины,
не учитывая припуска на усушку и допускаемые отклонения размеров. Для
определения объемов используют таБлицыI' приведенные в rOCT 5306
83.
Правила атмосферной сушки и хранения пиломатериалов хвойных и
твердых лиственных пород установлены [ОСТ 3808.1..80 и rOCT 7319..80;
методы поверхностной антисептической обработки пиломатериалов хвой
ных пород С целью защиты их от синевы и плесени реrламентируются
[ОСТ 10950
78. Обычно пиломатериалы транспортируют в пакетах. В па
кет укладываются пиломатериалы ОДНОЙ породы, толщины, сорта и не 60"
лее четырех смежных длин (ДЛЯ экспортных пиломатериалов
одной дли
ны). Пакеты состоят из стоп, отделенных про кладками. В свою очередь,
пакеты входят в состав более крупных складочных, rрузовых и транспорт..
ных единиц
блок
пакетов. Размеры пакетов и блок
пакетов установлены
[ОСТ 16369.
96, а правила формирования, упаковки, маркировки, транс..
портирования и хранения
rOCT 19041
85.
Авиационные ПИ..ТJОI\lатерlfалы изrотовляются из соответствующих
кряжей хвойных пород и предназначаются ДЛЯ выработки заrотовок и дe
талей, применяемых в самолетостроении, вертолетостроении, производет..
ве авиационных винтов и лыж. В настоящее время по прямому назначению
используются редко.
Из кряжей (см. rп. 11), древесина которых обладает высокими удель
НЫ
fИ характеристиками прочности, выпиливают доски и бруски. Эти пи
ломатериалы должны удовлетворять требованиям, изложенным в rOCT
968
68 .
310
Обапол. Это крайняя часть бревна, остающаяся при выпиловке дo
сок, прирезанная по длине и предназначенная для крепления rорных Bыpa
60ТОК. Обапол может быть двух видов: r о р б ы л ъ н ы й снепропиленной
наружной поверхностью (рис. 108, и) и Д о Щ а т ы й (рис. 108, к) с пропи
ленной более чем на половину длины наружной поверхностью. Обапол из
rотовляется из древесины хвойных пород, он должен быть окорен, опилен
с торцов и очищен от сучьев вровень с наружной поверхностью.
Длина обапола находится в пределах от 0,8 До 2,75 М, толщина в
вершинном конце от 16 до 35 мм, а ширина от 90 до 200 ММ. Более под..
робно размеры обапола, требования к ero качеству, правила об
lера (объем
измеряют в складочной мере), упаковки и друrие вопросы изложены в
rOCT 5780
77.
Экспортные ПИЛО:\fзтериалы производятся в значительных количе..
ствах. Наши пиломатериалы отличаются высоким качеством и пользуются
большим спросом на внешних рынках.
Имеются два действующих стандарта на экспортные пиломатериалы,
ориентированных на разные рынки.
Для экспорта преимущественно в страны Европы и Азии пиломате..
риалы так называемой "северной сортировки" вырабатывают соrласно
rOCT 26002
83.}la средиземноморский и }{)жный рынок идут пиломате
риалы "черном:орской сортировки", которые вырабатывают соrласно тре..
бованиям [ОСТ 9302..83.
Экспортные пиломатериалы "северной сортировки", поставляемые
через беломорские, дальневосточные, Санкт
Петербурrский и Иrарские
порты, вырабатывают из хвойных пород, rпaBHbIM образом из сосны и ели,
а также пихты, лиственницы и кедра. ПиломатеРИaJIЪ] подразделяют по
толщине: на тонкие (от 16 до 22 мм), средние (от 25 до 44 M
.1) и толстые
(от 50 до 100 Ml\I); по ширине: на узкие (от 75 до 125 M
-I) и широкие
(150 мм и выше), по длине: на короткие (от 0,45 до 2,40 м) и длинные (от
2,70 до 6,3 м). Сетка сеqений установлена в соответствии с rOCT 24454
80.
Размеры пиломатериалов по длине следующие: от 1,5 м и более с rpадаци..
ей 0,3 м и от 0,45 до 1,35 с rpадацией до 0,15 М.
Номина.;'Iьные размеры экспортных пиломатериалов относятся к
влаjКНОСТИ, равной 20 о о. По качеству древесины и ее обработке YCTaHOB
лено пять сортов. Обычно пиломатериалы сортируют на три rpуппы:
б е с с о р т н ы е (включающие 1, 2 и 3 сорта) и порознь ПИ:Iоматериалы 4
ro
и 5
ro сорта. Весьма жесткие требования к качеству древесины пиломате
риалов каждоrо сорта установлены в rOCT 26002
83. Основные сортооб
разующие пороки: сучки, rнили, синева, а также обзол.
Предусматривается сортировка пиломатериалов по породам. Постав
ка пиломатериалов осуществляется по соrласованным с потребителем спе..
цификаЦИЯ
1
CToKHoTa
l. Экспортные пиломатериалы должны пройти aT
мосферную или камерную низкоте\1пературную сушку до транспортной
31 ]
влажности. Требования к пиломатериалам (в том числе конструкционны'\{)
по европейским стандартам: изложены в справочнике [29].
56. 3аrотовки
3аrотовки общеrо назначения. Требования к заrотовкам хвойных и
лиственных пород отражены в rOCT 9685 61 и rOCT 7897 83. 3arотовки
предназначены для изrотовления деталей, применяемых в строительстве,
ваrоностроении, сельхозмашиностроении, автостроении, судостроении,
производстве мебели, пар кета.
По виду обработки заrотовки различаются на п и л е н ы е , получен
ные путе пиления, и к а л и б р О в а н н ы е , простроrанные (профрезеро
ванные) после пиления для придания ТОЧНЫХ размеров по толщине и ши..
рине. Кроме Toro, въmускаются клееные зarотовки, изrотовленные из He
скольких, более мелки.х, заrотовок путем склеивания их по ДЛШlе, ширине
или толщине. Такие заrОТОВЮI по существу представляют композиционные
материапы.
Сетки поперечных сечений зarотовок приближены к соответствую..
щим размерным сеткам пиломатериалов. У хвойных заrотовок в отличие
от пиломатеРИЗJ"IОВ предусмотрены толщины 7, 1 О и 13 мм; наибольшая
толщина зarотовок 100 мм, а ширина 200 ММ. Bcero установлено 138 но..
минальных сечений. У листвеНffЫХ зarотовок наименьшая толщина 19 мм,
а ширина 40 мм; наибольшая толщина заrотовок 70 мм, а ширина 150 ММ.
Bcero установлено 89 номинальныIx сечений.
По размерам поперечноrо сечения различают заrотовки т о н к и е
(толщина до 32 мм включительно) и т о .а с т ы е. Кроме Toro, выделяют
Д о с к о в ы е шириной более двойной толщины и б р у с к о в ы е ши
риной менее двойной толщины.
Длина заroтовки установлена от 0,5 м до 1 м с rpадацией 50 мм, а CBЫ
ше 1 м с rpадацией 1 00 M f. Хвойные зarотовки для изrотовления паркетных
покрьпий и лиственные зarотовки для пrryчноrо паркета имеют разные раз..
меры по длине, отличающиеся от размеров остальных заroтовок.
Номинальные раз lеры заrотовок по длине и ширине установлены
для древесины влажностью 20 % (у хвойных пока 15 %). При большей или
меньшей влажности древесины фактические размеры заrотовок определя
ют соrласно [ОСТ 6782.1 75 или rOCT 6782.2 75.
По качеству древесины и обработки хвойные заrотовки делятся на
четыре rpуппы: 1, 2, 3 и 4..я, а лиственные на три сорта: 1, 2, 3..й. Нормы
допускаемых пороков и дефектов обработки ДЛЯ каждой rpуппы или сорта
установлены в rOCT 9685 61 и rOCT 7897 83. в качестве примера yкa
жем, что в хвойных досковых заrотовках при ширине пласти выше 11 О мм
допускается на любом метровом участке длины заrотовки для первой
rруппы не более 2..х сросшихся здоровых сучков размеРО 1 менее 1/5 ши..
312
рины пласти (но не более 20 мм); для второй rpуппы 3..х сучков размером
не более 1/4 ширины пласти; для третьей rруппы 4..х сучков размером не
более 1/3 ширины пласти и для четвертой rруппы также не более 4 x
сучков, но большеrо размера до 1/2 ширины пласти.
Правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования и xpa
нения заrотовок приведены в соответствующих стандартах, которые были
указаны при рассмотрении пиломатериалов.
3аrотовки специальноrо назначения. Требования к ним отражены
в различных нормативных документах. Среди этой продукции: заrотовки
авиационные хвойных пород (rOCT 2646.. 71) и лиственных пород (rOCT
2996 79), заrотовки для лож (rOCT 16424..83), лыжные заrотовки (rOCT
48..91), заrотовки деревянные резонансные для музыкальных инструментов
(ТУ205 РСФСР 08.866 89), заrотовки для весел (rOCT 12457 77) и др.
Кратко рассмотрим некоторые из этих сортиментов.
Заrотовки л ы ж н ы е предназначаются для производства rоночных,
спортивно беrовых, подростковых, туристских, лесных и детских лыж. За
rотовки имеют шесть размеров по толщине от 13 до 27 мм. Ширина заrо..
ТОВОК от 55 мм и боле с rpадацией 5 мм, длина от 1000 до 2400 мм с rpa
дацией 100 мм.
Заrотовки вырабатывают из древесины березы, а отдельные детали
мноrослойных лыж из клена, ясеня, бука, ильма и rpаба. По качеству дpe
весины заrотовки MOryт быть трех сортов. В числе оrpаничиваемых поро
ков: сучки, rpибные поражения, пороки строения, трещины, покороблен
ность, обзол.
Заrотовки рез о н а н с н ы е предназначаются для изrотовления дек
клавишных, щипковых и смычковых инструментов. ВырабатываIОТ заrо
товки из древесины ели и пихты кавказской, и по особому соrлашению, из
кедра сибирскоrо.
В зависимости от назначения установлены различные размеры заrо..
товок. Длина их может быть до 2500 мм, ширина от 35 до 135 мм, а тол..
щина в пределах от 13 до 50 мм. Заrотовки должны быть радиальной pac
пиловки. К заrотовкам для клавишных, Щипковых и смычковых инстру..
ментов предъявляются дифференцированные требования в отношении по
казателей макроструктуры и пороков древесины [69].
57. Пиленые детали
к пиленым деталям относятся, например, шпалы и переводные бру
сья железных дороr.
Ш п а л ы для железных дороr ш и р о к о й к о л е и . а зависимости
от назначения шпалы Moryт быть трех типов: 1 для rлавных путей,
11 для станционных и подъездных путей и 111 для малодеятельных
подъездных путей промышленных предприятий. Шпалы также подразде..
313
ляются на необрезнъте (рис. 108, л), пропиленные только с двух противо..
положных сторон, И обрезные (рис. 108, м), пропиленные со всех четырех
сторон. Соrласно [ОСТ 78 89 шпалы 1 типа имеют толщину 180 мм, ши..
рину верхней пласти 165 мм, а нижней 250 мм, шпалы 11 и 111 типа имеют
несколько меньшую толщину соответственно: 160 и 150 ММ, ширина Bepx
ней пласти у них равна толщине, а нижняя пласть имеет размер 230 ММ.
Длина шпал для принятой В CHr ширины колеи в 1524 мм обычно состав..
ляет 2750 ММ. Однако, для особо rpузонапряженных участков по специаль..
ным заказам изrотовляют шпалы длиной 2800 мм и для участков, rде укла
дывается совмещенный путь с различной шириной колеи, длиной 3000 \1М.
Допускаются отклонения от установленных размеров по длине
:t20 мм, по толщине :t5 мм; по ширине верхней пласти минус 1 О мм плюс
ДО ширины нижней пласти; по ширине нижней пласти минус 5 мм и плюс
20 мм.
Для изrотовления шпал используются кряжи указанных в rлаве 11
пород. Влажность древесины может быть любой, однако, если она выше
22 %, то по толщине и ширине шпал должны быть предусмотрены припус..
ки К номинальным размерам на усушку соrласно [ОСТ 6782.1 75 или
rOCT 6782.2..75. -
В шпалах оrраничен допуск пороков, влияющих на прочность дpeBe
сины. По качеству различают шпалы l..ro и 2 ro сорта. Особое ВНИ lание
уделяется качеству древесины у шпал в местах расположения подрельсо
вых подкладок. Так, здоровые сросшиеся сучки в этих местах у шпал пер
80ro сорта должны быть размером не более 40 мм, а у шпал BToporo сор..
та не более 60 ММ. На остальных поверхностях сучки указанной разно..
видности допускаются больших разrvlеров. Табачные сучки совсем не до..
пускаI{)ТСЯ у шпал nepnoro сорта, а у шпал BToporo сорта их может быть не
более 3..х шт. размером не более 25 мм, при условии, что ЭТИ сучки не Ha
ходятся в месте расположения подкладок. Вне зависимости от сорта шпал
не допускаются: rнили ядровые и мяrкая заболонная; двойная сердцеви"
на, одновременно метиковые и морозные трещины. Стандартом установ..
лены определенные оrpаничения в допуске rрибных ядровых пятен и по..
лос, твердой заболонной rнили, ложноrо ядра, червоточины rлубокой,
трещин, наклона волокон, прорости И механических повреждений. Непро..
пиленные поверхности шпал и обзольные участки обрезных шпал должны
быть очищены от коры и луба. Шпалы учитываются в штуках; хранятся
они в штабелях на прокладках или с перекрещивающимися рядами. Перед
укладкой в путь шпалы пропитывают масляными антисептика rn.
Шпалы для железных дороr у З к о й к о л е и такой же формы, как
для широкой колеи, но меньших размеров. Соrласно rOCT 8993 75 они из
rотовляются трех типов: 1, 11 и 111 и MorYT быть обрезными инеобрезными.
у шпал 1 типа толщина и ширина верхней пласти 140 ММ, ширина нижней
пласти 230 ММ. У шпал 111 типа толщина 130 мм, ширина верхней пласти
314
100 мм, а нижней 190 ММ. Длина шпал для колеи 600 мм равна 1200, для
колеи 750 мм 1500 и для колеи 900 мм 1700 ММ.
Нормы допускаемых пороков примерно соответствуют Hop faM для
BToporo сорта шпал широкой колеи.
Б р У с ь я Д л я с т р е л о ч н ы х пер е в о Д о в железных дороr
широкой и узкой колеи изrотовляются соответственно по [ОСТ 8816 70 и
[ОСТ 8992 75. По форме и поперечным размерам они близки к шпала;\1
(имеют одинаковую толщину, но большую ширину, особенно верхней пла..
сти). Длина переводных брусьев для широкой колеи составляет от 3,0 до
5,5 м с rрадацией 0,25 М. ДЛЯ узкой колеи шириной 600 и 750 мм установ..
лено десять размеров ДЛИНЫ в диапазоне 1300 3000 мм, а ДJIЯ колеи
900 1M тоже десять размеров в диапазоне 1600 3500 мм. Переводные
брусья изrотовляют из древеСИНЬJ тех же пород, что и шпалы. К качеству
древесины предъявляются более высокие требования, чем у шпал. Вотли..
чие от шпал переводные брусья должны иметь высококачественную древе..
сину по всей их длине (а не только в местах укладки подкладок); особое
внимание уделяется состоянию древесины у наружных пластей. Нормы
допускаемых пороков приведены в указанных выше стандартах. Широко
колейные переводные брусья учитываются и поставляются комплектами с
разным набором брусьев в зависимости от назначения путей, типа рельсов
и марки стрелочных переВОД08. Узкоколейные переводные брусья учиты..
ваются в комплектах или поштучно. Переводные брусья широкой колеи
допускается изrотовлятъ с к л е е н н ы м и из отдельных элементов со..
rласно rOCT 9371 90.
Ш п а л ы Д л я м е т р о п о л и т е н а соrласно [ОСТ 22830 77
имеют толщину и ширину верхней пласти 165 мм, а ширину нижней пла
сти 250 ММ. Длина шпал 2650 M I, а также 900 м'-f (и кратной длиныI.. Ho
минальные размеры установлены для влажности 18 %. Изrотовляют шпа..
лы из древесины сосны или березы, не допуская ряда пороков. Шпалы
подверrаются пропитке fасляными антисептиками.
***
Разработанный ОАО «ЦНИИМЭ» и 000 <<1Iесэксперт» проект Ha
циональноrо стандарта rOCT р «Лесоматериапы и круrлые и пиломате
риалы. Общие требования» охватывает Kpyr вопросов относящихся К объ
ектам действующих стандартов на пиломатериалы и заrотовки.
В проекте HOBoro стандарта представлена классификация пиломате
риалов:
по форм е и р аз м epal\f поп ер е ч н о ro с е ч е н ия: доска, об
резная и необрезная доски, доска обрезанная по сбеrу, брусок, брус, двух..
кантный и трехкантный брус, связка, обапол, rорбыль. Связка это необ..
резные пиломатериалы (без rорбылей), полученные продольной распилов
315
кой, собранные и связанные вместе в соответствии с их по ожение?\I в
бревне. Обапол в отличие от rорбыля имеет две пропиленные поверхности.
пор а с n о л о ж е н и ю в б р е в н е: сердцевинная.. центральные, бо..
ковая, радиальная, чисто радиальная, танrенциалъная доски.
Сердцевинная доска содержит сердцевину, а центральные доски
это две С\1ежные доски, симметричные относительно оси бревна. У чисто
радиальной доски уrол между пластью и rодичными слоями должен быть
не менее 800.
по влажности и обработке антисептика IИ: сырые и сы..
рые антисептированныI,, транспортно..сухие (влажность менее 25 %) и cy
хой (влажность 6 19 %) ПИЛОl\lатериал.
по степени обработки:
неторцованные пиломатериалы; отклонения по длине COOTBeTCTBY
ют отклонеНИЯ f по длине пиловочноrо бревна
торцованные пиломатериалы; подверrавшиеся обработке торцев и
удалению дефектных приторцовых участков; отклонения по длине соот..
ветствуют нормам для пиломатериалов
черновые пиломатериалы не подверrавшиеся обработке, обеспечи..
вающей допускаемые отклонения размеров по толщине и ширине
калиброванные сырые пиломатериалы; допускае fые отклонения
размеров по толщине и (или) ширине меньше че f у черновых ПИЛО 1ате..
риалов .
калиброванные сухие пиломатериалы; допускаемые отклонения
размеров по толщине и ширине меньше чем у сухих черновых ПИЛО 1ате..
риалов
cтporaHbIe пиломатерИCL1Ы, профрезерованные для получения до..
ПУСКdемой шероховатости поверхности по всей длине и ширине не менее
чем по одной пласти
профильные пиломатериалы со сложным фиrурным сечение f
рифленые пиломатериалы с шероховатой поверхностью, получен
ной фрезерованием
поверхностно структурированные пиломатериалы с проявленной
путем обработки абразивным инструментом фактурой древесины
rотовые пиломатериалы с окончательными размерами (т.е. пиленые
детали по ранее принятой теР 1инолоrии)
п о н а з н а ч е н ию: пиломатериалы стандартной сортировки, KOHCT
рукционные пиломатериалы визуальной и машинной сортировки, столяр
ные (для мебели и столярных изделий), половые, обшивочные, тарные (для
тары и поддонов) пиломатериалы.
Кроме Toro, приведены сопутствующие пиломатериалы. В эту KaTe
rорию входят короткомерные пиломатериалы, rорбыли, рейки, оторцовки,
используе lые для производства технолоrической щепы, топливных брике..
тов или в качестве топлива.
316
Проекты новых стандартов содержат требования к методам измере..
ния признаков пиломатериалов. В число признаков входят порода, форма и
размер сортимента, ширина и уrол наклона rодичных слоев на торцах,
влажность, пор оки сучки, обзол, наклон волокон, а также размеры чис
тых (без пороков) вырезок.
В отдельном проекте нормативных документов указаны номиналь..
ные размеры по толщине (16 200 мм) по ширине (75 275 мм) и длине
(0,9 6,0 м).
Предусмотрена возможность изrотовления ПИЛО\fатериалов с разме
рами, отличающимися от стандартных. Даны припуски на усушку, учиты
ваеl\fые при распиловке; допускаемые откп:онения, поштучный и rpуппо
вые методы измерения объема пиломатериалов. Описаны процедура KOH
троля качества и правила приемки пиломатериалов.
Также как для круrлых лесоматериалов, разработан проект стандарта
на требования к спецификации пиломатериалов, необходимоrо для рыноч"
ных условий. Спецификация содержит технические требования к ПИЛОl\Iа
териала f и является частью доrовора на их поставку.
Кроме Toro, разработан проект нормативноrо ДOKy {eHTa на пило rа
териалы стандартной сортировки по внешнему виду. Этот проект предна..
значен для изrотовления пиломатериалов мноrообразноrо назначения.
Стандарт базируется на скандинавских правилах сортировки пиломатериа
лов NORDIC TIMBER 1994 [64] и является аналоrом действующих [ОСТ
8486..86, rOCT 26002..83, [ОСТ 9302 83, rOCT 2695..83. По ЭТО 1У стандар"
ту в зависимости от качества установлено 4 сорта пиломатериалов.
58. Методы испытаний пиломатериалов и заrотовок
Методы определения влажности. Соrласно [ОСТ 16588..91 MorYT
быть использованы три метода. Р а б о чий м е т о д, основанный на
применении э л е к т р о в л а r о м е р о в любой конструкции с поrpешно
стью измерения +2 % влажности. Определение влажности пилопродукции
проводится в диапазоне от 7 до 28 %. Используют влаrомеры, принцип
действия которых рассмотрен в rлаве 4 11. Влажность измеряют на сере..
дине ширины пласти пилопродукции, на половине длины коротких досок
или заrОТОБОК (менее 1,5 м) и на 2 4 участках у более длинных досок.
Измерения проводят, отступя не менее 50 см от торца. За влажность участ"
ка принимают среднее значение трех измерений. Вычисляют среднюю
В1ажность единицы пилопродукции и выборки из партии, окруrляя резуль..
тат до 1 %.
К о н т р о л ь н ы й с у ш и л ь н о .. в е с о в о й м е т о Д применяют
при любой влажности, отсyrствии влаrомеров, а также при возникновении
разноrласий. Используют метод, аналоrичный описанному в rлаве 4, с уче..
том больших размеров образцов и их количества. Образцы в виде попереч..
317
Horo среза толщиной (вдоль волокон) 1 О 20 мм выпиливают, отступя от
торца не менее 50 см. Массу образцов определяют с поrpешностью не бо
лее 0,1 r. Сушку проводят при температуре 103+2 ОС. Все образцы считают
высушенными, если ИЗ lенение массы трех, произвольно выбранных, об
разцов при последовательных взвешиваниях с интервалом 2 часа не пре
вышает 1 %. Влажность образца вычисляют по формуле 4.
у с к о р е н н ы й с у ш и л ь н о .. в е с о в о й м е т о Д предусматри
вает сушку образцов при температуре (120+2) ос в сушильных шкафах ТИ
па СЭШ 3М с принудительной циркуляцией. Продолжительность сушки в
этом случае составляет 2 2,5 часа. Конечную массу определяют после ox
лаждения образцов в комнатных условиях в течение 2 5 мин. В обоих
сушильно весовых методах предусмотрено вычисление средней влажности
выборки из партии пилопродукции.
Методы определения прочности и жесткости. Эти методы во MHO
rOM сходны с методами испытаний малых чистых образцов древесины.
Однако они отличаются размерами (иноrда и формой) образцов, требова
пиями к качеству древесины в образцах, приспособлениями и процедурой
испытаний. Способы статистической обработки результатов испытаний
такие же, как для малых образцов древесины, а влажность определяется
методами, которые рассмотрены выше в этом параrpафе.
Определение прочности при продольном сжа..
т и и . Образцы имеют натурные размеры, отличаясь от пиломатериалов и
заrотовок только длиной, которая должна быть в 5 раз больше толщины.
Определяют минимальную IlрОЧНОСТЬ, поэтому образец выпиливают так,
чтобы он включал наиболее слабое, из за наличия пороков, сечение сорти
мента. Это сечение должно находиться в образце на расстоянии не менее
одной толщины от каждоrо торца. Образец устанавливают в приспособле
нии с шарнирным устройством для центрирования усилий, выполненным
соrласно [ОСТ 21554.4 78, и наrpужают со скоростью (О, 15:tO,05) МПа/с.
Определив при разрушении максимальную наrpузку Ртах И измерив пред..
варительно поперечное сечение образца, вычисляют предел прочности по
формуле (87).
Определение прочности при продольном рас..
т я ж е н и и . Для испытаний используют не фиrурный, а плоский образец
натурных размеров с длиной рабочей части (свободной от захватов), пре
вышающей ширину доски (заrотовки) не 1eHee чем в 8 раз. Образец дол..
жен включать наиболее слабое сечение (из за пороков) сортимента, кото..
рое должно быть в пределах средней по длине зоны образuа, распростра..
няющейся на 1,5 ширины по обе стороны от центра. Образец после изме..
рения размеров поперечноrо сечения зажимают в захватах машины, снаб..
женных соrласно rOCT 21554.5 78 клиновидными rубками с рифленой
поверхностью и скосом, постепенно уменьшающим боковое давление. Об
318
разец наrpужают со скоростью (0,15:tO,05) МllaJc и определяют Ртах. Пре
дел прочности вычисляют по формуле (87).
Метод определения прочности при статическом
и з r и б е . Образец натурных размеров, длина ero равна 21 22 высотам.
Высота h равна размеру сечения образца в направлении приложения Ha
rpузКИ. Сортообразующие пороки должны бьпь расположены на средней
трети длины образца. Испытания проводят соrласно rOCT 21554.2..81 по
схеме с нarружение 1 в двух точках. Радиус опор и нажимных элементов
равен 1,5h. Пропет 1 должен составлять 18h. Наrружают образец с такой
скоростью, чтобы ero разрушение произошло не менее чем через 2 и не
более чем через 5 минyr. Определяют Ртах (в Н) И, используя предвари..
тельно ИЗ\fеренные значения (в мм) ширины Ь, высоты h и пролета 1, BЫ
числяют прсдел прочности (в МПа) по фОР1'tlуле
р 1
cr = тах (123)
bh2 .
Определение прочности при скалывании вдоль
в о л о к о н . ФОрЬ-fа и размеры образца (в мм) указаны на рис. 11 О, раз fер Ь
равен толщине ПИЛО fатериала или заrотовки. Образец не должен иметь
пороков древесины, увеличивающих сопротивление скалыванию, а также
трещин в плоскости скалывания. Наклон волокон в образце должен быть
типичным для Bcero сортим:ента (доски, бруса и т. д.). Образец помещают в
приспособление, изrотовленное соrласно [ОСТ 21554.6 78, и приклады
вают наrpузку к правой укороченной части образца. Левая часть образца
находится на опоре. Зазор между ребром: опоры и плоскостью ожидаемоrо
скалывания должен составлять 3 мм. Образец наrружают при скорости пе
ремещения активной rоловки машины (0,6:tO,15) мм/мин, определяют Ртах
И вычисляют предел прочности по формуле (91).
Рис. 1 10. Образец для испытания на ска..lывание
ВДОЛЬ волокон пиломатериалов и заrотовок
Рассмотренные методы использу..
ются, как отмечалось, для определения
сорта конструкционных пиломатериалов.
Кроме Toro, [ОСТ 21554.7 78 устанавли
вает метод определения предела прочно..
сти пиломатериалов и заrотовок при
с м я т и и поп е р е к в о л о к о н. По
казателями контактной прочности при
поперечном смятии служат: условный
предел прочности, равный пределу про
порциональности между напряжениями и
319
деформациями, или величина напряжений, соответствующая заданной дe
фОР 1ации (2,5 fM) образца. Испытания проводят на образцах ДЛИНОЙ
150 мм и высотой 50 мм, выпиленных из прикромочной зоны пиломате..
риала или зarотовки во всю их толщину. Нarpузку передают через пуансон на
участок длины образца, равный 50 ММ. Нarpужают рабочую поверхность об..
разца, соответствующую кромке ПИЛО fатериала или заrотовки.
Определение шероховатости поверхности. Для оценки состояния
ТJоверхности лесоматериалов и композиционных древесных материалов
ПрИ 1еняют параметры шероховатости соrласно rOCT 7016 82. в зависи..
мости от вида материала и способа механической обработки используют
один или несколько пара\1етров из следующей номенклатуры: Rттax; Rm;
Rz; Ra и Sz. Пара}lетры Rттax это среднее арифметическое не менее 5
высших значений высот неровностей на КОНТРО:Iируемой поверхности Ma
териала. В ы с о т а н е р о в н о с т и равна разнице уровней выступа и
сме)кной впадины. Параметр Rm это наибольшая в ы с о т а про Ф и л я ,
т. е. совокупности неровностей, в пределах базовой длины. Б а з о в а я
Д л и н а представляет собой протяженность участка, используемоrо для
выделения неровностей, характеризующих шероховатость данной поверх
ности. Параметр Rz это среднее арифметическое высот неровностей про
филя по 5 ВЫСПIИ f отклонениям уровней выступов и впадин от средней
линии профиля в пределах базовой длины. Параметр Ra это среднее
арифметическое из абсолютных значений всех отклонений профиля от
средней линии в пределах базовой длины. Параметр Sz это средний шаr
впадин неровностей, характерных для данноrо вида обработки.
Для определения Rттax (старое обозначение Rzтax) соrласно rOCT
15612 85 ИСПО.:Iьзуют индикаторный rлубиномер, а также оптические при
боры (микроскопы) ТСП 4М и 1ИС..l1. Дрyrие парCL\fетры определяются
про Ф и л о r раф а \f и или без записи профиля с помощью про фи..
лометров.
Эти параметры устанавливают для всей контролируемой поверхно..
сти как среднее арифметическое значений каждоrо параметра, полученных
на различных участках поверхности.
Шероховатость поверхности пиломатериалов и заrотовок обычно
оценивают по параметру Rттax. Значения этоrо параметра для поверхности
после paMHoro пиления древесины хвойных пород находятся в пределах от
500 до 1600 мкм, а древесины лиственных пород от 320 до 1000 МКМ, для
поверхности после пиления дисковыми пилами древесины всех пород в
диапазоне от 40 до 800 MK 1.
320
r ЛАВА 13. CTPOr АНЫЕ, ЛУЩЕНЫЕ, КОЛОТЫЕ
ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ; ИЗМЕЛЬЧЕННАЯ ДРЕВЕСИНА
59. CтporaHbIe, лущеные и колотые леСО1\lатерИ8ЛЫ
Путем строrания вырабатывают шпон, штукатурную дрань, стружку
упаковочную и дрyrоrо назначения.
С т р о r а н ы й ш п о н представляет собой тонкие листы древеси
ны, отличающиеся красивой текстурой и цветом (см. rлаву 4 1 О). Этот
облицовочный материа..l изrотовляют из древесины мноrих наших лист..
венных пород (чаще из дуба, ясеня, бука), а также из экзотических пород:
красното дерева, лимонноrо дерева и др. Строrаный шпон получают из
древесины и некоторых хвойных пород: лиственницы, сосны.
для изrотовлечия шпона окоренные r<ряжи раскраивают на чураки,
из которых продольной распиловкой получают брусья или в а н ч е с ы
части двухкантных брусьев с тремя пропиленными продольными CTopOHa
ми. После пропаривания брусьев их подверrают строrанию на шпоностро..
rальных станках. Схема получения cтporaHoro шпона показана на рис. 111.
в зависимости от плоскости
строrания различают шпон четы
рех ВИДОВ: радиальный (Р), полу..
радиальный (ПР), танrенциальный
(Т) и танrенциально"торцовый
(ТТ). Соrласно rOCT 2977 82 по..
лурадиальным называют шпон, у
KOToporo прямые параплельные линии rодичных слоев видны не менее чем
на 3/4 площади листа. У танrенциально торцовоrо cTporaHoro шпона, по
лучаемоrо из наростов, rодичные слои имеют вид замкнутых кривых ли
ний, а сердцевинные лучи вид кривых линий или ШТРИХОВ.
По качеству древесины и чистоте обработки шпон делится на два
сорта. В шпоне первоrо сорта не допускаются несросшиеся и частично
сросшиеся сучки, червоточина, трешины, внутренняя заболонь, пятни..
стостъ, прорость темная, uарапины, риски. Некоторые пороки допускаются
с оrраничениями. Для шпона BToporo сорта требования к качеству дpeBe
сины соответственно снижены. Параметр шероховатости Rmтax должен
быть не более 200 мкм для дуба, ясеня, ИЛЬ fа, лиственницы, сосны и крае..
Horo дерева; для древесины остальных пород не более 100 мкм. Толщина
3
1
ч
Рис. 111. Схема получения cтporaHoro
шпона:
J брус; 2 шлон; 3 нож; 4 прижи ная
линейка
321
шпона в зависимости от породы и текстуры: от 0,4 до 1,0 мм с rpадацией
0,1 ММ. У шпона Т, ПР, р длина для 1 ro и 2..ro сорта соответственно: 900
или 400 ММ и более с rрадацией 50 мм; ширина 120 или 60 мм и более с
rpадацией 1 О ММ. У шпона ТТ длина и ширина 200 .[M ИЛИ 100 ММ и более;
соответственно для l..ro и 2 ro сорта.
Высушенные до влажности 8:1:2 о о листы шпона ук.падываются в пач..
ки в порядке выхода их при строraнии бруса. В пачке должно быть четное
количество листов и не менее 10 1IП. Из пачек комплектуют пакеты, Mac
сой от 80 до 500 Кf, включающие шпон одной породы, сорта и толщины.
Шпон учитывают в квадратных метрах.
Штукатурную дрань (ОСТ 13..2 73) получают из отходов
древесины хвойных и 1Яrких лиственных пород не только путем cTpora
ИИЯ, но и раскалыванием или пилением. Штукатурная дрань используется
при строительстве жилых зданий. Толщина драни 4 ММ, ширина 19, 22, 25
и 32 мм, длина от 500 до 1500 мм с rpадацией 100 ММ. Не допускаются
rнили и сучки заrнивmие, rnилые и табачные. Оrpаничиваются здоровые
сучки, трещины, наклон волокон, обзол и покоробленность.
С т р у ж к а у п а к о в о ч н а я также получается строrанием, но из
за малости размеров ее относят к измельченной древесине (см. следующий
параrpаф). ·
Путем лущения получают шпон в виде непрерывной ленты древеси
ны. Схема лущения чурака показана на рис. 112. После выхода из лущильно
ro станка ленту шпона до или после сушки разрезают на форматные листы.
Лущеный шпон вырабатывают в качестве полуфабриката или товарной про..
дукции, используя для изrотовления фанеры, клееных элементов строитель
ных конструкций, спичек, слоистых пластиков; для об..lИЦОВКИ, упаковки ШI
щевых продуктов и дрyrиx целей.
Рис. 112. Схема получения лущеноrо шпона:
1 чурак; 2 шпон; 3 нож; 4 прижимная план
ка
л у щ е н ы й ш п о н предна
значен Д..1Я изrотовления слоистой
клееной древесины и облицовки по
верхности изделий из древесины. 1 3 2
Шпон, при меняемый для облицовки,
отличается от cTporaHoro шпона
1еньшей декоративностью, но имеет большие размеры листов. Соrласно
rOCT 99..96 шпон имеет размеры по длине от 800 до 3750 мм с rpадацией
100 ММ, по ширине от 150 до 750 мм с rpадацией 50 мм и от 800 до
3750 M с rpадацией 100 мм. Толщина шпона из древесины лиственных
пород: 0,55; 0,75; 0,95; 1,15 ММ и от 1,25 до 4,00 мм с rрадацией 0,25 мм, а
из древесины хвойных пород от 1,20 до 4,00 мм с rpадацией 0,4 мм, а от
322
4,0 до 6,5 мм с rрадацией 0,5 M f. В зависимости от качества древесины и
обработки шпон лиственных пород подразделяют на пять сортов: Е (эли..
та), 1, 11, 111, IV, а шпон хвойных пород на Ех (элита), Ix, Пх, IIIx, ТУх. К
качеству шпона сорта Е предъявляются очень высокие требования: не до..
пускаются булавочные, здоровые lIОЛНОСТЬЮ и частично сросшиеся, выпа
,.,
дающие сучки, червоточина, прорость, rpионые и химические окраски,
ложное ядро, rнили и друrие пороки, а также дефекты обработки. У oc
тальных сортов требования к качеству древесины соответственно СНИ)J(а
ются. Так, у шпона сорта IV допускаются сросшиеся здоровые сучки,
сомкнутые трещины, прорость, ложное ядро, окраски, дефекты обработки,
с некоторыми оrpаничениями допускаются дрyrие пороки. Требования к
качеству шпона хвойных пород ниже, чем у шпона лиственных пород.
Шпон изrотовляют из древесины пород, указанных в r.iIaBe 11 9 53.
Параметр шероховатости поверхности шпона для наружных слоев из дpe
весины лиственных пород должен быть не более 200 мкм, а из хвойных
320 МК\1. Влажность шпона (61:2)%.
Путеl\.l раскалывания зarотовляют колотые балансы. Удаление яд
ровой rнили из низкокачественной древесины при расколке поленьев по..
зволяет получить полноценное сырье для выработки целлюлозы и древес..
ной массы. Колотые балансы, которые поставляются только в окоренном
виде, должны иметь соrласно [ОСТ 9463..88 и rOCT 9462 88 раз еры по
расколу и по внешней ОКРУЖНОСТИ не менее 50 fM. Таким же требованиям
должна удовлетворять и дровяная древесина для технолоrических нужд.
Древесина толщиной более 60 см поставляется в расколотом виде, при
этом наибольший размер поперечноrо сечения не должен превышать
40 см. Раскалывание как способ деления круrлых лесоматериалов на зато..
товки в настоящее время применяется довольно редко, оно заменяется пи
лением. Среди колотых сортиментов можно отметить клепку бочарную,
колесный обод, санный полоз и др.
60. Измельченная древесина
к измельченной древесине соrласно rOCT 23246..78 относятся: ще
па, дробленка, стружка, опилки, древесная мука и пыль. Некоторые из них,
например, дробленка довольно крупные частицы и древесная пыль не..
сортированные очень мелкие частицы (размером менее 1 мм) используют
ся только как полуфабрикаты в производстве композиционных материа..
лов. Дрyrие виды измельченной древесины вырабатывают не только как
полуфабрикаты, но и как товарную продукцию. Рассмотрим кратко CTaH
дартизованные виды измельченной древесины.
Щепа. Этот вид продукции получают путем измельчения древесноrо
сырья рубильными машинами или соответствующими рабочими узлами в
составе технолоrической линии. Различают технолоrическую щепу, зе..'lе
323
ную щепу (с ПРИ1\1есью коры, хвои, листьев) и топливную щепу. Наиболь
шее значение имеет технолоrическая щепа, выпуск которой за последнее
десятилетие увеличился более чем в 3 раза.
т е х н о л о r и ч е с к ая щеп а соrласно rOCT 15815 83 выпуска
ется 8 fapoK. В целлюлозно бумажное производство идет шепа трех марок,
определяющих следующие назначения: Ц 1 сульфитная целлюлоза и
древесная масса для бумаrи с реrламентируемой сорностью; Ц 2 те же
полуфабрикаты для бумаrи и картона с нереrламентируемой сорностью,
сульфатная и бисульфитная целлюлоза для БУ1\1аrи и картона с реrламен
тируемой сорностью; Ц 3 сульфатная целлюлоза и различные.виды по
луцеллюлозы для бумarи и картона с нереrламентируемой сорностью. В
rидролизную промышленность поступает щепа также трех марок для по
лучения: спирта, дрожжей, rлюкозы и фурфурола (rП I); пищевоrо кри
сталлическоrо ксилита (rn..2); фурфурола и дрожжей при двухфазном
rидролизе (rп з). Для производства древесноволокнистых плит (ДВП) ис
пользуют щепу ПВ, а для древесностружечных (ДСтП) щепу марки пс.
В зависимости от назначения установлены размеры щепы, приведен..
ные в таблице 60.
60. Размеры технолоrической щепы
Назначение щепы
Для целлюлозно бумажноrо производства
Для rидролизноrо производства
Для производства древесноволокнистых плит
Для производства древесностружечных плит
ина, мм Толщина не более, M
15 25 5
5 35 5
10..35 5
lО БО 30
Длина щепы измеряется по направлению волокон древесиныI. Особые
требования предъявляются к качеству срезов щепы для цеЛЛ10ЛОЗНО..
бумажноrо производства (рис. 113). для Toro чтобы обеспечить проникнове..
ине варочноro раствора в rлубь древесины, срезы должны быть чистыми, без
мятых кромок: уто..l среза находится в диапазоне 3(),-,{)ОО. В щепе не допуска..
ются обyrленные частицы и меТaJLlические включения. Жесткие требования
установлены в отношении засоренности минеральными примесями. Оrpани..
чен допуск rнили и коры для щепы различных назначений.
Рис. 113. Щепа для выработки целлюлозы
Древесина всех хвойных и листвен
ных пород используется при производстве
щепы для получения сульфатной целлюло
зы и полуцеллюлозы, дрожжей, спирта,
ДВП и дстп. Породный состав щепы oc
тальных назначений дифференцирован с
учетом ХИ lических свойств и строения дpe
324
весины. Например, для производства rлюкозы идет щепа из древесины
хвойных пород, для фурфурола лиственных пород, а для ксилита
березы. В ряде случаев допускается использовать щепу из смеси пород, со..
rласно установленным в стандарте соотношениям. Щепа учитывается в
кубических метрах плотной массы с окрyrлением до 0,1 м3. Для перевода
насыпноrо объема щепы в объе 1 плотной массы при меняют коэффициен"
ТЫ, которые зависят от вида транспорта и дальности перевозок.
Технолоrические древесные опилки. Этот вид измельченной дpe
весины используют для получения целлюлозы, продукции лесохимических
и rидролизных производств, изrотовления древесных плит.
О п и л к и т е х н о л о r и ч е с к и е для rидролиза, получающиеся
при распиловке лесоматериалов, должны отвечать ряду требований, YCTa
новленных rOCT 18320 78. Для rидролизных заводов спиртовоrо и дрож
жевоrо профиля MOryT использоваться опилки из древесины одних хвой
ных или лиственных пород; допускается использование смеси хвойных и
лиственных опилок (но для выработки спирта должно быть Не менее 70 %
хвойных). Для заводов ФурФурольноrо профиля допускают опилки из дре..
весины только лиственных пород.
Опилки не должны содержать более 8 о о коры, 5 % rнили и 0,5 % МИ
неральных примесей. Среди опилок мелких частиц древесины, прошедших
через сито с отверстиями диаметром 1 ММ, должно быть не более 1 О %, а
крупныI,, оставшихся на сите с отверстиями диаметром 30 мм, не более
5 00. Технолоrические опилки учитывают в кубических метрах плотной мае..
сы, используя переводные коэффициенты.
Стружка древесная изrотовляется из круrлых лесоматериалов, KYC
ковых отходов лесопиления, деревообработки, фанерноrо и спичечноrо
производства. Стружка предназначается для упаковки продовольственных
и промышленных товаров, для изrотовления фибролитовых плит и др. В
зависимости от назначения по rOCT 5244..79 установлено 6 марок струж
ки. Толщина стружки может быть от 0,05 до 0,50 мм, а ширина от 2 до
8 мм. Длина стружки от 200 до 530 мм. В большинстве случаев использу"
ется древесина хвойных и мяrких лиственных пород. Например, для упа..
ковки фруктов применяется тонкая и узкая стружка только из древесины
ели, липы и осины, а для упаковки яиц более крупная стружка из ели и
пихты. Не допускаются rнили и плесень на древесине стружек всех назна..
чений. Требования к допуску rpибных окрасок и ядровых пятен для cтpy
жек разных назначений дифференцированы.
Мука древесная представляет собой продукт cyxoro механическоrо
измельчения отходов лесопиления и деревообработки.
Древесная мука используется в качестве наполнителя, фильтрующе
[о материала, поrлотителя и применяется в производстве пластмасс, лино
леума, промышленных взрывчатых веществ и для дрyrих целей. В зависи
мости от назначения применяется древесина хвойных или лиственных по..
325
род (или их смеси). Требования к физико химичеСКИ\f свойствам, rpануло
метрическому составу и др. изложены в rOCT 16361 87, а методы испыта..
пий древесной муки реrламентированы rOCT 16362..86.
r ЛАВА 14. КОМПОЗИЦИОННЫЕ дрЕвЕсныЕ
МА ТЕРИАJIЫ
И l\'IОДИФИЦИРОВАННАЯ ДРЕВЕСИНА
Композиционные древесные материалы можно подразделить на две
подrруппы: клееная древесина и материалы на основе измельченной дpe
весины.
61. Клееная древесина
Понятием "клееная древесина" соrласно rOCT 15024..79 охватывает..
ся три вида материалов: слоистая клееная древесина, массивная клееная
древесина и комбинированная клееная древесина.
К первому виду относится продукция, полученная из шпона: фанера
фанерные плиты, древесные слоистые пластики, а также rнутоклееные из..
делия и др. Ко второ!'.!)' виду относится продукция, полученная из массив..
ной древесины: клееные доски, бруски, брусья, плиты, ИСПО:Iьзуемые 8 ка..
честве полуфабрикатов, заrОТОБОК, деталей и изделий. К третьему виду OT
носятся материалы, полученные путем сочетания массивной древесины и
шпона, столярные плиты.
Некоторые из перечисленных разновидностей клееной продукции
представляют собой не материалы, а rотовые изделия; друrие перераба..
тываются в рамках одноrо производственноrо предприятия и не являются
товарной продукцией; на третьи еще нет rосударственных стандартов.
Ниже кратко рассматривается стандартизованная товарная продукция
(материалыI) из клееной древесины. Более подробные сведения об этих Ia..
териалах и друrой клееной продукции даны в отдельных курсах [18 и др.].
Фанера. Этот наиболее распространенный слоистый древесный !\fa..
териал, который, соrласно терм:инолоrическому стандарту rOCT 15812 87,
представляет собой три или более склеенных между собой листов лущено..
ro шпона с взаимно перпендикулярным расположением волокон в С?vfеж..
ных слоях. Темпы производства фанеры в мире непрерывно возрастают.
Фанера используется в строительстве, судостроении, вarоностроении, Ma
шиностроении и дрyrих отраслях промышленности. Мноrообразное и ши..
рокое применение фанеры обусловлено тем, что по сравнению спиломате..
риалами она обладает уеньшей анизотропностью; пониженной способно..
стью разбухать, усыхать, коробиться и растрескиваться; \10жет быть изrо..
326
товлена в виде больших листов при сравнительно малой толщине; леrко
принимает криволинейную фор 1)' и имеет ряд дрyrих преимуществ.
Ф а н е р а о б щ е r о н а з н а ч е н и я при меняется в 1ебельном
производстве, в суДо ваrоно..автостроении и в друrих отраслях промыш
ленности, строительстве. При изrотовлении фанеры применяют шпон из
древесины лиственных (преимущественно березы) или хвойных пород.
Фанера l\-IОЖет бьпь из древесины одной или различных пород. В зависи..
мости от древесной породы, из которой изrотовлены наружные слои, фа..
неру называют березовой, сосновой и т. д. Соrласно [ОСТ 3916.1..96 и
rOCT 3916.2 96 на фанеру с наружными слоями из шпона, соответственно,
лиственных и хвойных пород различают две марки фанеры: ФСФ повы
шенной водостойкости, на фенолформальдеrидных клеях; ФК водостой..
кую, на карбамидных клеях. По эколоrическим соображениям фанера дe
лится на 2 класса эмиссии формальдеrида Еl, Е2 (наибольшее содержание
формальдеrида у фанеры класса Е2).
НаиБО.аее распространенные размеры листов фанеры по длине (в на..
правлении волокон наружноrо слоя) и ширине следующие (в M I):
1525x1525. Развивается производство большеформатной фанеры с размс
ра и по длине (ширине) 1830.....3660 ММ. IIоминальная толщина фанеры (в
мм): 3 (только у хвойной); 4; 6,5; 9; 12; 15; 18; 21; 24; 27; 30. Количество
слоев шпона зависит от толщины фанеры и составляет для лиственной 3..
21, а для хвойной 3 13. Фанера может быть шлифованной с одной (Ш1) или
двух (Ш2) сторон инешлифованной (НШ). Сорт фанеры определяется cop
том шпона (см. 59 rл.13) наружных слоев. В качестве оборотноrо слоя
может быть использован шпон Toro же или любоrо более низкоrо, чем у
лицевоrо слоя сорта. ТаЮП 1 образом фанера может иметь сорта: Е/Е, 1/1, ...
E/I, 1/11 ... E/II, I/III ... E/III, I/IV Bcero 14 сортов.
У хвойной фанеры в обозначениях добавляется индекс "х": Ех/Ех;
IxJlx и т.д. В числителе указан сорт лицевоrо, а в знаменателе оборотноrо
слоев фанеры. В стандартах даны нормы оrpаничения пороков и дефектов
фанеры для каждоrо сорта, а также пределы прочности фанеры. Влажность
фанеры должна быть 5..} О %. Фанера учитывается в кубических или KBaд
ратных l\leтpax.
Условное обозначение фанеры должно включать: наименование
продукции, породу древесины наружных и внутренних слоев, марку, сорт,
класс эмиссии, шлифованность, размеры, стандарт. Например, "Фанера,
береза/сосна, ФСФ, I/III, EI; Ш2; 2440х 1525х 12,0 [ОСТ 3916.1..96".
Ф а н е р а , о б л и Ц о в а н н а я с т р о r а н ы м ш п о н о м, пред-
Jfазначена для отделки ПО lещений, производства lебели и дрyrих изделий.
От фанеры общеrо назначения эта фанера отличается Tel\-l, что один или оба
наружных слоя представляет собой строrаный шпон из древесины ценных
пород (см. 959 rл.l3). Соrласно ОСТ 13 222..88 облицованная фанера \fожет
бьпь двух apOK: ФОФ на фенолфорrvfальдеrидных клеях и ФОК на Kap
327
бамидных клеях. По текстуре cтporaнoro шпона раз:mчают фанеру радиаJIЬ"
ную, полурадиальную и танrенциапьную. Толщина фанеры от 4 до 10 ММ.
В зависим:ости от качества древесины cтporaHoro шпона облицован..
ная фанера выпускается двух сортов: 1 и 2 ro.
Древесные породы для оборотноrо слоя (при односторонней об.1И"
цовке) и качество внутренних слоев такие же, как у фанеры общеrо назна
чения.
Ф а н е р а Д е к о р а т и в н а я применяется как отделочный матери
ал в строительстве и промышленности. Она имеет облицовку плеНОЧНЫ IИ
покрытиями в сочетании с декоративной бу:мarой или без бумаrи.
Декоративная фанера соrласно [ОСТ 14614..79 выпускается четырех
марок: ДФ..l с прозрачным бесцветным или окрашенным пленочным пакры..
тием и ДФ 2 с пленкой и декоративной БУ larой, и\tитирующей текстуру
ценных пород древесины, или имеющей дрyrой рисунок; дф..3 и ДФ..4 cooт
ветственно с прозрачным и непрозраЧНЫ\1 покрьпием повышенной BOДO
стойкости. В фанере первых двух марок используются карБШ1Идомеламино"
формальдеrидиые смолы, а остальных меламИНОфОРМЗJIЪдеrидные с tолы.
Облицовка rлянцевая или полуматовая может бьrrь на одной или обеих сто..
ронах листа фанеры.
Декоративная фанера выпускается таких же форматов, как и фанера
общеrо назначения; толщина ее от 3 до 12 ММ. ДЛЯ изrотовления декора..
тивной фанеры применяется шпон из древесины березы, ольхи, липы, оси
ны И тополя. Для внутренних слоев фанеры допускается применять шпон
из древесины сосны и лиственницы. Декоративную фанеру изrотовляют
l ro и 2..ro сорта. Эта фанера, как и облицованная шпоном, учитыIаетсяя B .
Ф а н е р а б а к е л и з и р о в а н н а я применяется как конструкци"
онный материал, отличается повышенной водостойкостью, атмосферо
стойкостью и прочностью ( ПО прочности приближается к низколеrирован
ным сталям).
Бакелизированная фанера изrотовляется из березовоrо лущеноrо
шпона и соrласно [ОСТ 11539 83 выпускается шести марок: ФБС, ФБС1,
ФБВ, ФБВ1, ФБС А И ФБСI А. Они отличаются видами фенолформальде..
rидных смол (спиртораствори:мая или водорастворимая смола, на что ука..
зывают последние буквы марки) и способами обработки ими шпона (про..
питка или нанесение).
Для изrотовления конструкций в машиностроении, aBTO и судо..
строении и строительстве, работающих в атмосферных условиях применя..
ется фанера марок ФБС, ФБС1; дЛЯ конструкций, работающих в помеще..
ниях, а также при условии защиты лакокрасочными покрытиями, на от..
крытом воздухе ФБВ, ФБВ1; дЛЯ изrотовления внутренних конструкций,
применяемых в автомобилестроении, используется фанера марок ФБС А и
ФБСI А. Бакелизированная фанера вырабатывается восьми форматов от
328
1500x1200 до 7700х1550 ММ. Установлено семь размеров толщины фанеры
в диапазоне от 5 до 18 ММ.
Ф а н е раб е рез о в а я а в и а Ц и о н н а я изrотавливается из трех
и более нечетных слоев лущеноrо шпона, склеенных синтетическими
клеями. Соrласно rOCT 102 75 фанеру вьmускают четырех марок: БП А и
БП В, в которой использована для склеивания шпона бакелитовая пленка
марки А или В; БС I, склеенная смолой С..l; БПС IВ с наружными слоями,
состоящими из двух одинаково расположенных листов шпона, склеенная
при толщине 2; 2,5 и 3,0 мм бакелитовой пленкой В, а при толщине 4, 5,
6 мм смолой C 1 (внутренние слои) и пленкой (наружные слои).
Толщина фанеры марок БП А и БП..В равна от 1 до 3 мм с rpадацией
0,5 мм, а марки БС l от 3 до 6 мм с rpадацией 1 мм и от 6 до 12 мм с rpa
дацией 2 ММ. Размеры фанеры по ширине от 800, а по длине от 1000 до
1525 мм с rpадацией 25 ММ. Фанеру выпускают 1 и 2 сорта с разными HOp
мами допускаемых пороков. Установлены дифференцированные требова..
ния к механическим характеристикам. Правила приемки, в частности, пре..
дусматривают световую дефектоскопию. Фанера учитывается в м2.
Фанерные плиты. Эти весьма широко применяемые в различных
отраслях промышленности клееные материалы характеризуются тем, что
включают не менее семи слоев лущеноrо шпона и имеют значительную
толщину. Соrласно rOCT 8673..93 фанерные плиты в зависимости от ори
еитации листов шпона и назначения выпускают семи марок: ПФ..А Baro
ностроение, сельхозмашиностроение и др.; ПФ Б сельхозмашинострое
иие, автостроение и др.; Пф..Х и пФо х изrотовление ручек и крюков
хоккейных клюшек; ПФД..Х изrотовление цельноклееных детских клю..
шек; пФ л изrотовление лыж. Плиты MOryr быть облицованы cтporaHbIM
шпоном. Для внyrpенних слоев используют березовый, липовый, сосновый
шпон. Плиты выпускают тех же форматов, что и фанеру. Толщина плит co
ставляет от 8 до 78 мм. В зависимости от качества древесины установлено 8
сортов для необлицованных плит разных марок и по 2 сорта ДЛЯ одно.. и
двухсторонне облицованных плит. фанерныe плиты учитывают в мЗ.
ОrнезаЩllщенная фанера (ОЗФ). Разработанная МIYЛ трудноrо
рючая фанера выпускается двух видов: для BaroHoB метрополитена (ТУ 13
971 94) и для ваrоностроения (ТУ 13..972 98). Пропитанная растворами aH
типирена на всю толщину, трудноrорючая фанера обладает умеренной
способностью образовывать дым и токсичные продукты rорения. Фанера
для метрополитена имеет на поверхности смоляное ПОI<pытие, что обеспе
чивает повышенную био водостойкость.
Композиционный ШПОН. Этот листовой композиционный материал,
созданный по технолоrии «фаин..лайн» нашел у нас в последние rоды дoc
таточно широкое распространение. Технолоrия позволяет получать шпон,
имитирующий традиционные древесные породы, а также новые дeKopa
тивные текстуры. Сырьем служит древесина итальянскоrо черноrо тополя
329
или африканской породы: обече (аюс). Листы лущеноrо шпона ТОЛЩИНОЙ
0,8 1,0 мм, прокрашивают в цвет имитируемой породы и склеивают в
блок.
Требуемая текстура шпона обеспечивается соответствующим рель..
ефом пресс формы при склеивании. Из блоков строrанием получают ком...
позиционный шпон толщиной 0,5 3,0 lvlM, шириной ДО 900 мм и длиной
3400 мм. Материал применяется для облицовки деталей мебели и интерье
ра.
Клееный брус из шпона ЛВЛ (Laminated Veneer Lumber). Этот KOM
позиционный материал отличается от фанеры параллельным расположе
нием волокон в листах пакета шпона. Высокопрочный бездефектный кон..
струкционный и отделочный материал пользуется большим спросом за py
бежом и начинает применяться В нашей стране. Для изrотовления ero ис..
пользуют лущеный шпон толщиной 2,5 3,2 мм и фенолформальдеrидную
смолу. Толщина бруса 21 75 ММ, ширина бруса (плиты) от 80 до 1800 мм,
а длина от 2,5 до 18 м. Влажность бруса 6 12 о о, плотность 400 600
кr/мЗ. Предел прочности при изrибе 30 35 МПа, модуль упруrости 7 10
rПа. Материал применяется для несущих конструкций зданий, мноrоразо..
вой опалубки, изrотовления окон, дверей, лестниц и отделки интерьера.
Древесные слоистые пластики (ДСП). Этот композиционный ма..
териал изrотовляют в процессе термической обработки под большим дaB
лением из листов шпона, склеенных синтетическими клеЯ IИ. Соrласно
rOCT 13913 78 изrотавливают ДСП из березовоrо шпона, используя в Ka
честве клея бакелитовый лак. Пластик выпускают 1 1 марок различноrо Ha
значения с четырьмя типами укладки шпона: А, Б, В, [. Например, пластик
ДСП Бэ и ДСП Вэ используют в электротехнике. Друrие марки предназна
чены для судостроения (материал для дейдвудных подшипников) и маши
ностроения (в том числе текстильноrо) в качестве конструкционноrо, анти"
Фрикционноrо материала. Пластики изrотавливают цельными и состаВНЫlvlИ
из нескольких листов шпона по длине.
ДСП выпускают в виде листов толщиной от 1,0 до 12 мм включи
тельно и плит толщиной от 15 до 60 мм. Длина пластиков находится в диа
пазоне 750..5600 мм, а ширина 750 1500 мм. В стандарте указаны требова
ния к качеству шпона. Реrламентируются показатели физико механиче
ских свойств ДСП. в частности, для пластиков марок ДСП Бэ и ДСП Вэ
установлен ряд норм в отношении показателей электрических свойств, а
также тепло и маслостойкости. Пластики обладают высокой плотностью
от 1230 до 1330 кr/мз. ДСП учитывают по массе (в кr).
Столярные плиты. Эти КО lпозиционные материалыI, применяем:ые
в мебельной промышленности, судостроении, ваrоностроении и строи
тельстве, изrотавливаются из реечных щитов, оклеенных с обеих сторон
двумя слоями лущенноrо шпона. Соrласно [ОСТ 13715 78 столярные пли
ты выпускают следующих типов: ИР из щитов с несклеенными между
330
собой рейками; СР ИЗ ЩИТОВ со склеенными рейками; БР из блочно..
реечных ЩИТОВ (рейки из склеенных в блок досок). Плиты Moryт быть об..
лицованы шпоном. llлиты изrотовляют 4 x форматов: 2500х1525,
2500x1220, 1830х1220, 1525x1525 мм и толщиной 16, 19,22,25 и 30 ММ.
ДЛЯ изrотовления щитов плит используют древесину хвойных и мяrких
з
лиственных пород. Необлицованные столярные плиты учитывают в м , а
облицованные в м2. В последнее вре\.fЯ в 1ире возвращается интерес к
этому традиционному древесному материалу.
62. Композиционные l\lатериалы на основе измельченной
древесины
Композиционные материалы этой подrpуппы изrотовляют в OCHOB
ном из низкокачественной древесины и ОТХОДОВ производства.
IIиже будут кратко рассмотрены материалы, на которые имеются ro
сударственпые стандарты, а также некоторые дрyrие материалы.
Древеспостру&ечные плиты (ДСтП). Этот КО lПОЗИЦИОННЫЙ MaTe
риал получается путе 1 rорячеrо прессования древесных частиц, смешан
ных со связующим. Древесностружечные плиты широко используются в
нроизводстве мебели; применяются также в строительстве и в друrих об
ластях.
Древесные частицы получают, rлаВНЫ 1 образом, пyrем переработки
технолоrическоrо сырья (низкокачественной древесины), технолоrической
щепы, а также отходов деревообрабатывающих и фанерных ПрОИЗБОДСТВ,
частично опилок. В качестве связующеrо для производства дpeBeCHOCтpY
жечных плит прИ fеняют чаще Bcero карба\1идоформалъдеrидные и фе
нолформальдеrидные смолы.
Соrласно rOCT 1 0632 89 плиты изrотавливают путем плоскоrо
прессования толщиной (после шлифования) от 8 до 28 I\fM с rpадацией
1 ММ. Длина плит находится в диапазоне 18З{)....5680 мм (18 размеров), а
ширина .... 122 2500 мм (9 размеров). Для нешлифованных плит преду..
сматривается припуск по толщине не более 1,5 ММ. Плотность плит должна
находится в пределах 550..820 кт/м?, а влажность 5 12 00. Установлены
две марки плит П А и П Б, у которых нормы требований к дрyrим физико
механическим показателям различны. Так, например, предел прочности
при изrибе плит марки П А толщиной 8....12; 13....19; 2 зО мм COOTBeтCT
венно равен: 18, 16, 14 МПа, а у марки П Б.... 16; 14; 12 МПа. Предел проч
ности при растяжении перпендикулярно пласти плиты толщиной 8 12 мм
марки П А равен 0,35 МПа, а у плиты П Б.... 0,3 МПа; при толщинах 13 19
и 2Q....ЗО мм этот показатель соответственно равен 0,30 и 0,25 МПа для обе
их марок. Как видим, прочностъ у более тонких плит выше. Покороблен"
ность у плит марки П..А.... 1,2 ММ, а у марки П..Б 1,6 M, шероховатость
поверхности сухой шлифованной плиты Rm ДЛЯ марки П А 50 мкм; ДЛЯ
ЗЗl
марки П..Б 63 мкм. Дифференцированы нормы требований и в отноше
нии разбухания плит по толщине, уде.i1ьноrо сопротивления выдерrиванию
шурупов, нормальному отрыву наружноrо слоя и некоторые дрyrие.
Для плит обеих марок А-IОДУЛЬ упрyrости при изrибе равен 1 ,4
4,0 rПа; ударная вязкость 0,4-----0,8 Дж/см2, твердость 2 0 Н/мм2.
Различают плиты 1 и 11 сорта по наличию и размерам дефектов на их
поверхности. Изrотовляют плиты с обычной или мелкоструктурной (М)
поверхностью, шлифованные (Ш) или нешлифованные, обычной или по..
вышенной (В) водостойкости. По содержанию фОР?\fальдеrида ПЛИТЫ 10ryт
быть двух классов Э fИССИИ: El, Е2. Наименьшее содержание этоrо токсич"
Horo вещества у IШИТ класса Е 1. Все УКdЗанные характеристики, а TaIVКe
размеры плит и номер стандарта находят отражение в условном обозначе..
нии. Например, "П..А, 1, М, В, Ш, Еl, 3500х1750х15, rOCT 10632 89".
Пл 2 3
иты учитывают в м или м .
Для придания древесностружечным плитам биостойкости, водостой
кости И оrнестойкости в них вводят ХИ lические добавки [7].
В мировой практике получили распространение плиты из крупно
размерной ориентированной стружки ОСБ (Oriented Strand Boards). Пред..
Iнественником этоrо HOBoro материала были так называе fые плиты. Хотя
технолоrия получения ОСБ как заrvlенителя фанеры была разработана еще
в 70..е [оды прошлоrо столетия, стре fительный рост производства в США
и Канаде, а затем в Европе приходится на последние rоды. Если сначала
использовали только древесины осины, затем сосну, то сейчас применяют
и друrие породы с малой и средней плотностью древесины. В нашей стра..
не также увеличивается потребление этоrо материала. Плиты изrотовля"
ются из стружки толщиной 0,5 0,9 M I, шириной 6 40 мм и длиной 75
115 мм. ПЛИТЫ формируют из 3 или 5 слоев. Стружка в смежных слоях
плиты ориентирована во взаИl\IНО перпендикулярных направлениях. После
сушки и сортировки ее смешивают с \;rалотоксичныI\1ии смолами и подают
на форммашины. Здесь она раВНО:\1ерно распределяется и с помощью ори
ентирующих rоловок занимает необходимое направление, соответствую..
щее слоям будущей плиты. СфОрА-lированный ковер подверrается rорячему
прессованию. llлИТЫ ОСБ и.меют большую прочность и жесткость по
сравнению с обычными плитами ДСтП, а по сравнению С фанерой Meнъ
тую склонность к расслоению и растрескиванию. Плиты ПРИl\fеняются в
домостроении, для изrотовления о П8.,1убки , производстве тары и упаковки
и дрyrих целей.
Древесноволокнистые плиты (ДВП). Это листовой материал, изrо..
топленный в процессе rорячеrо прессования и сушки сформированной в
ВИде ковра м:ассы из древесных волокон. Древесными волокнами условно
названы клетки, их обрывки и rруппы, получающиеся при раз Iоле древе..
сины (щепы). Различают мокрый и сухой способ производства ДВП в за..
висимости от Toro в водной или ВОЗДУlllНОЙ среде находится масса при
332
формировании ковра и прессовании. Наиболее распространен мокрый спо
соб, который близок к производству картона, однако в последнее время
получает развитие сухой способ производства двп. Если при мокром сп о..
собе прочность плиты обеспечивается межволоконными связями, и вводи
lыe добавки предназначены для улучшения ДРУI'ИХ свойств, например, BO
достой кости, то при сухом способе вводят упрочняющее плиту связую
щее синтетическую смолу. Таким образом ДВП cyxoro способа произ
водства с еще большим основанием можно отнести к композиционным
древесным материалаl\l.
Древесноволокнистые плиты применяют в строительстве, при изrо..
товлении деревянных домов, в производстве мебели, ваrоно"судостроении
и друrих отраслях ПРОМЫШ.,11енности в качестве конструкционноrо, ИЗОJ1Я"
ционноrо, отделочноrо материала.
П о м о к р о м у способу изrотовляют соrласно rOCT 4598 86
плиты: сверхтвердые СТ (плотностью р = 950 1100 кr/м-З), твердые Т
(р = 800 11 00 кr/ IЗ), полутвердые НТ (р не менее 600 кr/мЗ), мяrкие:
Мl (р = 200 400 Kr/\i3), М2 (р = 200 350 Kr/M3), М3 (р = 100 200 Kr/M3).
Если твердые плиты имеют лицевой слой из тонкодисперсной древесной
массы в обозначение марки добавляется буква С, если лицевой слой под..
крашен буква П; на повышенную водостойкость указывает буква В.
Твердые плиты lapoK Т, Т..С, r..п, Т СП в зависимости от уровня физико
механических показателей подразделяют на rpуппы А и Б, а по числу и
размерам дефектов на поверхности на 1 и 11 сорт. Сверхтвердые, твердые
и полутвердые плиты выпускают толщиной от 2,5 до 6,0 M 1 (5 размеров),
длиной от 1220 до 3660 (10 основных размеров), шириной от 610 до 2140
(6 размеров), а мяrкие толщиной 8; 12; 16 мм; длиной от 1220 до 3000 Ml\1
И шириной 1220 мм. Пример условноrо обозначения плиты "Т..СП, rp.Б,
11 с, 3050х2140х3,2, rOCT 4598..86" .
Предел прочности при изrибе сверхтвердых плит равен (нижняя rpa
ница) 47 МПа, твердых водостойких 40 МПа; твердых: rpуппы А
38 МПа и rpуппы Б 33 МПа; полутвердых 15 МПа.
Мяrкие плиты, предназначенные для теплоизоляции, имеют малую
прочность, для марок М 1; М2; М3 соответственно равную 1,8; 1,1 и 0,4 МПа
и низкий коэффициент теплопроводности 0,05; 0,07; 0,09 Вт/(м . ОС).
для разных марок ДВП установлены дифференцированные нормы
разбухания; вла)I{НОСТИ, которая может быть в пределах 3 12 %, водопо
rлощения и прочности при растяжении перпендикулярно волокнам (для
твердых и сверхтвердых плит).
ДВП с у х о r о с п о с о б а производства изrотовляют соrласно
ТУ 13..444 8З. Выпускают плиты следующих марок: полутвердые
ПТс 220; твердые Tc 300, Тс..350, Tc 400, Тс..450; сверхтвердые СТс..500.
333
Плиты выпускают шлифованными (с одной ИЛИ двух сторон) и He
шлифованные. В зависимости от наличия и размеров дефектов на поверх..
ности нешлифованные плиты подразделяют на rpуппы А и Б. Длина плит
от 1200 до 5500 мм; ширина от 1000 до 1830 мм; толщина от 5 до 12 ММ.
Влажность плит составляет 5 f: 3%. Параметр шероховатости Rтmax у шли
фованных плит не более 100 мкм. Установлены дифференцированные по
маркам нормы в отношении показателей плотности, прочности, водопо
rлощения и разбухания, а также друrие требования.
Древесноволокнистые ШIИТЫ обоих способов производства учитьшаIОТ
в м2 с указанием толщины плиты. Твердые IUlИТЫ износостойки, леrко СI01еи
ваются и отделываются [49]. Соrласно rOCT 8904..81 выпускают ШIИТЫ с ла
кокрасочным покрытием на лицевой поверхности. Предложены технолоrии
изrотовления специальных видов плит: биостойких, оrнестойких, битумиро..
ванных, профилированных и т.д. В МrYЛ разработаны технолоrии произ
водства малотоксичных плит. Выпускаются плиты, облицованные шпоном,
пластиком, пленками.
В последнее время, особенно за рубежом, быстро развивается произ
водство плит cyxoro способа формования с равномерной по толщине плотно
стью 800 850 кr/M3. эти плиты известны под обозначением МДФ (Medium
Density Fiberboards). Они применяются в производстве мебели, декоративных
стеновых панелей, облицованноro паркета, тары.
Массы древесные прессовочные (МДП). ЭТО смеси, точнее, rOTo"
вые композиции, полученные в результате совместной обработки частиц
древесины и синтетических смол. МДП предназначаются для изrотовления
1eтOДOM rорячеrо прессования деталей машин, строительных деталей и TO
варов народноrо потребления. Таким образом изrотавливают втулки, б.,10
ки, шкивы, подоконные доски и т. п.
Соrласно [ОСТ 11368 89 массы древесные прессовочные подразде
ляются на три типа: МДПК из части шпона (крошки), МДПС из струж
ки, МДПО из опилок. В стандарте приведены основные компоненты CMe
си каждой марки, технические требования и методы испытаний. Для кон..
трольной проверки качества массы, из нее по указанным в стандарте ре..
жимам изrотовляют прессованием образцы. По этим образцам определяют
ряд физико механических свойств: плотность, прочность, твердость, вла
rопоrлощение, масло.., бензино и кислотопоrлощение и др. Масса тpaHC
портируется в ящиках или Iешках, учитывается в Kr.
КОМПОЗИЦИИ древесно клееВLlе. Эти смеси состоят из измельчен..
ной древесины и связующеrо; предназначены для изrотовления формован
ной тары. Для приrотовления смеси используют стружку длиной от 1 О до
20 мм, шириной от 1,0 до 3,5 мм и толщиной от 0,1 до 0,4 M ! из древесины
хвойных и мяrких лиственных пород, а также связующее на основе моче..
виноформальдеrидных смол. В качестве rидрофобной добавки применяют
парафин. По формованным образцам определяют плотность, твердость,
334
ударную вязкость и разбухание. Транспортируют смесь в fешках, учиты..
вают в I<r.
Ар б 0011 ИТ. Это строительный l\Iатериал, относящийся к катеrории
леrких бетонов. В состав арболитовой смеси входит орrанический запо.:I..
нитель, цeMeнrnoe вяжущее, ХИ lиqеские добавки и вода. В качестве opra
ническоrо заполнителя используют дробленые отходы лесозаrотовитель
ной, лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. Ветви, cy
чья, вершинки, rорБЫJIИ, рейки, срезки из сосны, ели, пихты, березы, бука,
осины, тополя сначаJIа перерабатывают в щепу, которую, в свою очередь,
на молотковых мельницах превращают в дробленку. Длина частиц не
должна быть более 40 ММ, толщина 5 мм, ширина 1 О Ml\l. Сырье не должно
содержать примеси коры, хвои, листьев более 5 %. B IecTo древесноrо за
полнителя \fОЖНО использовать измельченные стебли 'СIопчатника, рисо
вую СОЛОМI\)', костру льна и конопли.
В качестве вяжущеrо используют портландцемент. Д.:ш нейтрализа
цтl действия водорастворимых веществ, замедляющих процессы CXBaTЫ
вания и твердения цемента, а также снижающих прочность материала, в
арболитовую массу ВВОДЯТ минерализаторы. Минерализаторами служат:
хлористый кальций, жидкое стекл:о и сернистый rлинозем совместно с из
вестью. Вводятся и дрyrие химические добавки. Из арболита получают
стеновые панели, несущие блоки и дрyrие элементы строительных KOHCT
рукций. Арболитовые изделия РdЗделяются на теплоизоляционные и KOH
струкционно теIL"'Iоизоляционные, они MOryт изrотовляться с rеталличе
ской арматурой. Соrласно rOCT 19222 84 теплоизоляционный ар60..1ИТ
имеет плотность 40 500 Kr/M3, а конструкционный 50 850 кr/мз. По
прочности теплоизоляционный арболит делится на классы: В 0,35; В 0,75;
В 1,0 (предел прочности на сжатие 0,5 1,5 МПа), а конструкuионный на
классы: В 1,5; В 2,0; В 2,5; В 3,5 (предел прочности 2,5 5,0 МПа). Коэффи..
циент теплопроводности у теплоизоляционноrо арболита составляет 0,08
0,095 Вт/(м . ОС), а у конструкционноrо О, 1 05 0, 17 BT/(rvr . ОС).
Арболит био и оrиестоек, обладает хорошими звуко И теплоизоля..
ционными свойствами, удерживает rвозди, морозостоек. Этот материал
используется для строительства малоэтажных зданий в сельской MeCTHO
сти [84].
Фибролит. Это также строительный материал, изrотовленный из
смеси древесной стружки, портландце\1ента и химических добавок. Для
фибролита из древесины пре 1)'щественно хвойныIx пород изrотавливает..
ся стру)кка толщиной от 0,25 до 0,5 мм, шириной 2..6 ММ. Стружку смеши
вают с вяжущим и добавками (Х.iIОрИСТЫЙ кальций, жидкое стекло и др.),
затем смесь формируют и прессуют. Соrласно ранее действовавшеrо
rOCT 8928..81 выпускали фибролитовые плиты трех марок: Ф зоо теп..
лоизоляционные; Ф 400 теплоизоляционно конструкционные и звуко
изоляционные; Ф..500 конструкционно"теплоизоляционные и звукоизо
335
ляционные. Плиты изrотовляли ДЛИНОЙ 2400 И 3000 ММ, шириной 600 мм и
1200 мм И толщиной от 30 до 150 ММ. Цифры в марке указывают плотность
плит (в кr/мЗ). Предел ПрОЧНОСТИ при изrибе ОТ 0,35 ДО 1,3 МПа. В CTaH
дарте указаны нормыI для модуля упрyrости, теплопроводности, водопо
rлощения, звукопоrлощения. Фибролитовые плиты леrко обрабатываются,
био.. и оrнестойки, удерживают rвозди и имеют ряд друrих достоинств.
ПРИl\fСНЯЮТСЯ для строительства каркасных домов.
Плиты цементностружечные (ЦСП). Это сравнительно новый
строительный материал, который изrотавливают прессованием древесных
частиц (таких же как ДЛЯ ДСтП) с портландцементом и химич скими дo
бавками. Плиты предназначаются для оrpаждающих конструкций дере..
вянных домов, элементов полов и дрyrих строительных деталей. Соrласно
[ОСТ 26816..86 плиты выпускаются двух марок цсп ] и ЦСП 2 в зависи
мости от уровня физико механических показателей. Они изrотавливаются
толщиной от 8 до 40 ММ, ДЛИНОЙ 3200 и 3600 мм, шириной 1200 и 1250 мм.
Плотность ПЛИТ от 1100 до 1400 кт/м3. Предел прочности при изrибе для
ЦСП l составляет 9 12 МПа, а для плит ЦСП..2 7 9 МПа. С увеличением
ТОЛЩИНЫ плит прочностъ снижается. Реrламентированы показатели и дpy
rих физико механических свойств. Учитывают плиты в м2. ЦeMeHTHOCтpy
жечные плиты водостойкие, морозостойкие, биостойкие, оrнестойкие, не..
токсичные, хорошо обрабатываются.
КСИЛОЛИТ. Это строительный материал, состоящий из смеси опилок
или древесной {УКИ с маrнезиальным вяжущим. Используется в виде пли
ток для покрытия полов, отделки стен и дрyrих целей. Ксилолит износо
стойкий, неrорючий, водоупорный материал высокой прочности.
Друrие виды композиционных материалов из измельченной древе..
сипы и технолоrия их изrотовления описаны в учебнике [48].
63. Модифицированная древесина
Модифицированной называют цельную древесину с направленно
измененными, физическими или химическими методами, свойствами. Co
rласно rOCT 23944..80 и rOCT 24329 80 различают пять основных спосо
бов модифицирования и соответствующие виды продукции.
Древесина термомеханичес ой модификации. Иначе этот вид про
дукции называют прессованная древесина (ДП). При прессовании пред
варительно пропаренной или наrpетой древесины, обычно в плоскости по..
перек волокон, происходит изменение макроструктуры древесины, увели..
чение плотности и улучшение показателей, связанных с ней свойств. Рабо
ты по термомеханической l\fодификации, проведенные Воронежским лесо
техническим институтом и дрyrими орrанизациями, позволили предло..
жить различные технолоrические процессы и приемы получения уплот"
ненной древесины.
336
Прессованную древесину целесообразно получать, используя мяrкие
лиственные породы, а в ряде случаев хвойные и даже твердые лиственные
породы. Требования к сырью для изrотовления дп реrламентированы
rOCT 23551..79. Марки, размеры и показатели физико"механических
свойств брусковых и досковых заrотовок, а также цилиндров, втулок и т. д.
из прессованной древесины установлены rOCT 24588 81 и rOCT 9629 81.
Плотность дп находится в пределах 800 1350 кт/мз. Прессованная
древесина имеет в несколько раз большую прочность, твердость и ударную
вязкость, чем натуральная древесина. Она обладает достаточно хорошими
антифрикционными свойствами и может быть использована при изrотов..
ленин подшипников вместо бронзы, баббита и друrих l\tеталлов. Прессо
ванная древесина хорошо rасит вибрации, имеет способность поrлощать
абразивные частицы, что предохраняет от повреждения валы. В воде прес
сованная древесина разбухает, и задержанные деформации возвращаются.
Однако в некоторых случаях разбухание и распрессовка дп MorYT оказать
ся полезными, например, в уплотнительных устройствах rидравлических
машин. Прессованную древесину можно при менять для изrотовления BTY
лок опорных катков, шестерен, паркета и дрyrих целей. Прессованную
древесину можно дополнительно модифицировать, наполняя ее маСЛШ-IИ,
металлами, полимерами, rлавным образом, с целью улучшения ее свойств
как антифрикционноrо материала.
Древесина ХИ'lико механической \lодификации. При этом спосо
бе модификации древесину предварительно (или одновременно) обрабаты
вают аммиаком, мочевиной или друrими веществами, а затем уплотняют.
Наиболее полно разработана Институтом химии древесины АН Латвии
технолоrия получения л и r н а м о н а материала из древесины, под
верrнyrой обработке аммиаком, прессованию и сушке.
Предварительная хим:ическая обработка вызывает изменение свойств
клеточных стенок, древесина пластифицируется, ей леrко придать новую
форму. Пластифицированная аммиаком древесина поrлощает ВОДУ, разбу
хает и распрессовьmается. Воздействие!\f повышенной температуры можно
уменьшить эти недостатки. Показатели физико механических свойств за
rOToBoK из лиrнамона приведены в rOCT 9629..81. Из цельной пластифи
цированной а.\1миаком, прессованной древесины изrотовляют детали мебе
ли, паркет, музыкальные инструменты. Модифицированную мочевиной
прессованную древесину Д е с т а м , используют для покрытия полов.
Древесина терl\IОХИl\lической Iодификации. Это \1атериал, полу
чаемый пропиткой древесины мономерами, олиrомерами или смолами и
последующей термообработкой для полимеризации или поликонденсации
пропитывающеrо состава.
337
в некоторых случаях наблюдается химическая прививка модифика..
тора к полимерным компонентам древесины. Древесину пропитывают ча
ще Bcero фенолформальдеrидными смолами, например, в виде водноrо
раствора фенолоспиртов, смолами фурановоrо типа, полиэфирными C 10
ла IИ и др. Работы по термохимической модификации были проведены в
Белорусском технолоrическом институте, ЦНИИСК 1L\1. В.А. Кучеренко и
дрyrих орrанизациях.
Модификация древесины синтетическими смолами снижает ее rиr
роскопичность., водопоrлощение и водопроницаеrvl0СТЬ, Y'fенъшает разбу
хание, повышает прочность, жесткость и твердость, но часто снижается
ударная вязкость. Разработаны рецептуры смол, которые позволяют полу
чить необходимое улучшение свойств без увеличения хрупкости материа
па; созданы трудноrорючие и биостойкие материалы. Модифицированная
этим способом древесина используется в строительных конструкuиях, Me
беЛЬНОf\.f, лыжном производствах.
Древесина радиационно..ХИl\lической l\fодификации. В данном
случае полимеризация введенных в древесину веществ происходит под
воздействием ионизирующих излучений. Древесину пропитывают метил..
метакрилатом, стиролом, винилацетатом, акрилонитрилом и дрyrими o
номерами, а также их смесями. Работы, проведенные в филиале физико..
химическоrо института им. В.Л. Карпова, показали, что такой способ MO
дификации также улучшает формоустойчивостъ, \1еханические и эксплуа
таuионные свойства древесины. Модифицированная древесина .использу
ется для паркета деталей машиностроения и др. целей.
Древесина химической l\IОДlfфикации. Так называется древесина,
подверrнутая обработке аммиаком, уксусным анrидридом или друrими
веществами, изменяющими тонкую структуру и химический состав дpeBe
сины. Обработку а\1Миаком предпринимают, как уже отмечалось, для по
вышения податливости древесины, а также для самоуплотнения при сушке
и изменения цвета.
Обработку уксусныIM анrидридом проводят с целью ацетилирования
древесиныI, т. е. введения aцeтIL'1ЬHЫX rpупп в состав ее химических компо
нентов. У ацетилированной древесины лишь несколько изменяются !\.Iехани
ческие свойства, но существенно снижается водо.. и влаrопоrлощение, разбу
хание и YCYllIКa. Ilцетилирова древесину целесообразно использовать
ДЛЯ изrотовления изделий повышенной Формоустойчивости. Работы в облас
ти ацетилирования древесины проведены в Латвийской сельскохозяйствен
ной акаде rnи. Более подробные сведения о свойствах древесины, подверrну
той модифицированию всеми рассмотренными способами, изложены в ряде
публикаций [26, 59, 67].
338
64. Методы испытаний композиционных древесных
материалов и модифицированной древесины
Слоистая клееная древесина. Правила отбора образцов и общие
требования при испытаниях этоrо вида материалов установлены
rOCT 9620 94. Испытания с целью определения плотности, водопоrлоще
ния, влаrопоrлощения и объемноrо разбухания проводят методами, изло
женными в rOCT 9621..72. Такие механические характеристики, как пре
делы прочности и модуль упруrости при растяжении и сжатии, пределы
прочности при скалывании и статическом изrибе, ударную вязкость опре
деляют по rOCT 9622..87 rOCT 9626 90. При испытаниях на твердость,
теплостойкость и маслостойкость используют rOCT 9627.1..75 rOCT
9627.3 75. Способность к изrибу, Формоустойчивость и изменение линей
ных размеров в зависимости от влажности воздуха определяют по
rOCT 18066.. 72 [ОСТ 18068..72.
Ф а н е р а о б щ е r о н а з н а ч е н и я. Влажность определяют по
образцам площадью в плане не менее 25 см2. Процедура испытаний такая
же, как для малых образцов древесины.
Прочность при скалывании по клеевому слою определяют путем ие..
пытаний по схеме на рис. 1 ] 4. Образец шириной Ь == 40 мм и длиной 1 == 95
мм (/]== 20 мм) пропиливают на rлубину 2 x или более слоев. Длина скалы..
ваемой части 1/ составляет 12,5 ММ. Образец 1 размещают в приспособле
нии, прижимая к упорной планке 2. Усилия передают через захваты 3, дo
водят образец до разрушения за 0,5..1,0 мин и определив максимальную Ha
rpузку Ртах, Н, определяют предел прочности, МПа, по формуле
р
t = (124)
ck ы.
I
Испытания образцов фанеры ФСФ про водят после кипячения в воде
в течение 1 часа, фанеры ФК после вымачивания в воде в течение 24 ча..
сов. Шероховатость фанеры опредеЛЯIОТ по [ОСТ
15612 85.
,..:)
Рис. 114. Схема испытания фанеры Hd скалывание:
1 образец; 2 упорная планка; 3 захваты
Массивная клееная древесина. Для этоrо ви
да композиционных материалов про водятся испыта
иия только caMoro клеевоrо соединения. Испытыва
ют на прочностъ при скалывании вдоль волокон,
раскалывании КЛИНЬЯМИ, растяжении клеевоrо TOp
ueBoro соединения впритык, статическом изrибе и
растяжении зубчатых клеевых соединений (rOCT
15613.1 84 [ОСТ 15613.5 79). Кроме Toro, клеевые
339
соединения испытывают на теплостойкость и морозостойкость (rOCT
18446.. 73) и атмосферостойкость (rOCT 191 oo 73), определяя прочность
при скалывании вдоль волокон после соответствующих воздействий
КомбинироваНlIая клееная древесина. У столярных плит, пред
ставляющих этот вид материалов, влажность, а также предел прочности
при скалывании по клеевому слою и статическом изrибе определяют теми
же l\Iетодами, что и у слоистой клееной древесины. Шероховатость опре
деляют по rOCT 15612 85.
Древесностружечные плиты. На методы испытаний ДСтП было
разработано MHoro нормативных документов на разных уровнях CTaHдap
тизации. Общие правила подrотовки и проведения физико механических
испытаний, а также сами методы определения физических свойств (влаж
ности, плотности, разбухания по толщине, водопоrлощения); предела
прочности и модуля упруrости при изrибе; предела прочности при растя..
жении перпендикулярно пласти плиты; удельноrо сопротивления выдерrи
ванию rвоздей и шурупов реrламентированы [ОСТ 1 0633 78 rOCT
10637.. 78. Удельное сопротивление нормальному отрыву наружноrо слоя
определяют по rOCT 23234..78, ударную вязкость по rOCT 11842..76;
твердость по rOCT 11843 76, а покоробленность по [ОСТ 24053..80.
Кроме Toro, имеется ряд методов, на которые разработаны ОСТ, ТУ. Pac
СМОТрИ:\1 кратко лишь те методы, которые позволяют определить показате
ли свойств ДСтП, указанные в 9 62.
В л а ж н о с т ь определяют сушильно весовым \1етодом по образ
цa площадью в плане не менее 25 Cl\-f2. Плотность определяют при HopMa
1изованной влажности как отношение массы образца размером
100xl00xh мм (/1 толщина плиты) к объему, найденному ИЗ lерением ero
длины, ширины, толщины. Водопоrлощение и разбухание, о о, определяют
на таких же образцах после 24 часов вымачивания при t==20°C как прира..
щение массы или размера по толщине, отнесенные к массе или толщине
образца до увлажнения.
Прочностъ при растяжении перпендикулярно
п л а с т и ПЛИТЫ определяют на квадратных в плане образцах со стороной
50 ММ. К образцу (рис. 115) приклеивают колодки 2 профильные (с пазО"\1)
из твердой древесины, металла или ПРЯl\fые из ДСтП под захваты 3. ДOBO
дЯТ образец до разрyrпения и установив
р max по формуле, аналоrичной (87), вы..
числяют предел прочности (в МПа).
Рис. 115. Схема испытания древесностружечных
плит на растяжение перпеНДИКУJ1ЯрНО пласти:
1 образец; 2 колодки; 3 захваты
2
J
340
Про ч н о с т ь при и з r и б е определяют на образцах шириной
Ь==75 мм и длиной, равной 25..кратной номинальной ТОjJщине (h) плиты
плюс 50 ММ. Образец наrpужают посередине пропета 1==25h. Продолжи
тельность наrружения 1,5 МИН. Установив Pmax' по формуле (90) вычисля..
ЮТ предел прочности (в МПа). Т в е р Д о с т ь определяют таким же спо
собом, как статическую твердость древесины. Однако в данном случае
диаметр индентора металлическоrо шарика равен 1 О ММ. При испытани..
ях устанавливают величину усилия, неоБХОДИ 10rо для вдавливания шари..
ка на rлубину 2 или 1 ММ. Показателем твердости, как и ДЛЯ древесины,
служит отношение нarрузки к площади проекции отпечатка. Ш е р о х о
в а т о с т ь измеряют соrласно [ОСТ 15612 85, используя чаще
Bcero профилоrpафы.
ДревеСНОВО.r10КНlIстые плиты. Все немноrочисленные методы ис
пытаний древесноволокнистых плит реrламентированы специализирован..
ным rOCT 19592 80. Только определение теплопроводности мяrких плит
проводят соrласно общему для строительных fатериалов [ОСТ 7075 87.
в л а ж н о с т ь определяют сушильно весовым способом на образцах раз..
мерами в плане 1 ООх 1 00 ММ.
ПЛотность при нормализованной влажности определяют как у дстп.
В О Д О П о r JI о Щ е н и е определяют на таких же образцах после вымачи..
вания в воде в течение 2 или 24 часов (в зависимости от l\lарки плиты).
Раз б у х а н и е по толщине определяют одновременно с испытанием на
водопоrлощение. Про ч н о с т ь при и з r и б е определяют также как у
дстп.
Арболит. Две основные физико механические характеристики арбо
лита: п л о т н о с т ь и п р е Д е л про ч н о с т и н а с ж а т и е устанав..
ливают путем испытания образцов в виде куба размером 150х 150х 150 ММ.
В л а ж н о с т ь определяют сушильно весовым методом по навеске
начальной массой порядка 100 r. Для установления коэффициента тепло
проводности как и у двп проводят испытания соrласно rOCT 7076----87.
Модифицированная древесина Стандартизованы методы испыта
ний прессованной древесины принципиально не отличаются от методов
испытания натуральной древесины. Основное различие в размерах об..
разцов. За базисное принято сечение образца размером 15 х 15 ММ.
ДЛЯ прессованной древесины были разработаны rOCT 21523.3.1
93 21523.11 79, охватывающие методы определения температуропро
водности, теплопроводности и теплоемкости, влажности, водо.. и влarопоr
лощения, модулей упрyrости при изrибе, сжатии, растяжении; истирания,
плотности. Определение ударной вязкости проводят по
rOCT 20571 75, а давление набухания и линейное разбухание по rOCT
21312 75 и [ОСТ 21313 75.
341
ЛИТЕРАТУРА
.
1. Азаров. В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. ХИМИЯ древесины и син"
тетических полимеров. С. Петербурr: СПБЛТА, 1999. 628 с.
2. .Антонова r.Ф. Рост клеток хвойных. Новосибирск: Наука, 1999.
232 с.
3. Анучин Н.О. Лесная таксация. 6..е издание. М.: ВНИИЛМ, 2004.
552с.
4. Атлас древесины и волокон для бумаrи. Е.С. Чавчавадзе, З.Е. Брянцева
и др. под ред. Е.С. Чавчавадзе. М.: Ключ, 1992. 336 с.
*
5. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и .древесных материалов.
М.: Лесная промышленность, 1978. 224 с.
.
6. Баженов В.А. Пьезоэлектрические свойства древесины. М.: АН
СССР, 1959. 239 с.
7. Баженов В.А., Карасев Е.И., Мерсов Е.Д. Технолоrия и оборудование
производства древесных плит и пластиков. М.: Лесная промышлен
ность, 1980. 360 с.
8. Бокщанин Ю.Р. Обработка и применение древесины лиственницы.
М.: Лесная промышленность, 1982. 216 с.
.
9. Боровиков А.М., УСО.,1ев Б.Н. Справочник по древесине. М.: Лесная
ПРО lышленность, 1989. 246 с.
10. Буrлай Б.М. Технолоrия отделки древесины. 2 e издание. М.: Лесная
промышленность, 1973. 304 с.
11. Букштынов А.Д., rрошев Б.И. Б., Крылов r.A. Леса (Природа 1vIИ
ра).М.: Мысль, 1981. 316 с.
12. Булыrиu Н.Е., Яр!\IИШКО В.Т. Дендролоrия. 2..е издание. М.: мrул,
2003. 528 с.
13. Васаоов Е.А., Шашкин А.В. Рост и структура rодичных колец хвой
ных. .. Новосибирск: Наука, 2000 232 с.
14. Вакин А.Т. Хранение круrлоrо леса. 2 e издание М.: Лесная про
fыIленность,, 1969. 416 с.
.
15. 8акин А.Т., Полубояринов О.И., Соловьев В.А. Пороки древеси .
ны. М.: Лесная промышленность, 1980. 112 с.
16. Ванин С.И. Древесиноведение. З..е издание. м..л.: rослесбумиздат,
1949. 581с.
17. Варфоломеев Ю.А. Обеспечение долrовечности изделий из древеси..
ны. М.: Ассоль, 1992. 288 с.
18. Васечкин Ю.В., Балясин А.Д., CepreeB В.И., Оберман Р.Р. Справоч
ное пособие по производству фанеры.. М.: MrYJI, 2002 297 с.
.
19. Вихров В.Е. Диarностические признаки древесины. М.: АН
СССР, 1959. 132 с.
342
20. Волынский В.Н. ВзаИ IОСВЯЗЬ и изменчивость физико механических
свойств древесины. Арханrельск: AfTY, 2000 196 с.
*
21. Воронцов А.И. Лесная ЭНТОl'vfолоrия. 5 e издание. М.: Эколоrия,
1995. 368с.
22. rелес и.с. Древесная биомасса и основы эколоrически прие lлемых
технолоrий ее хим:ико {еханической переработки. Петрозаводск:
КНЦ РАН, 2001 382 с.
23. rемицеллюлозы / Дудкин М.С., rpO IOB В.С., Ведерников Н.А. и др.
Риrа: 3инатне, 1991. 488 с.
24. rоршин С.Н. Атмосферная сушка пиломатериалов. М.: Лесная про..
мышленностъ, 1971. 296 с.
25. Долацис Я.А., Ильясов c.r., Красников В.В. Воздействие ИК..
излучений на древесину. Риrа: Зинатне, 1973. 276 с.
26. Долацис Я.А. Радиационно"химическое модифицирование древеси
ны. Риrа: Зинатне, 1985. 218 с.
27. .ДревеСlIна. Показатели физико"механических свойств. РТМ.
М.: Комитет стандартов при СМ СССР, 1962. 48 с.
28. Древесные породы мира. М.: Лесная промышленность, 1982. т.l
328 с., т.2 352 с., т.3 264 с.
29. Европейские стандарть] на крyrлые леСО Iатериалы и ПИЛО lатериалы.
Справочник. М.: 000 «Лесэксперт», 2005. 141 с.
30. Ер!\IОЛИН В.О. Основы повышения проницаемости жидкостями древе..
сины хвойных пород. Красноярск: Сиб. [ТУ, 1999. 100 с.
31. Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины. М.: Лесная ПрО IЫШ"
ленность, 1987. 120 с.
32. .Клеточная стенка древесины и ее изменения при химичеСКО I воздей
ствии. Бейнарт ИJI., Ведерников Н.А., [ромов Б.С. и др. Риrа: Зинат
не, 1972. 510 с.
33. Ковальчук Л.М. Производство деревянных клееных конструкций 3..е
издание. М.: 000 РИФ «Стройматериалы», 2005 336 с.
34. Колесникова А.А. исследование свойств древесины по KepHa f. Йош..
кар Ола: MapfTY, 2002 178 с.
35. Колосовская Е.А" Лоскутов С.Р., Чудинов Б.С. Физические основы
взаимодействия древесины с водой. Новосибирск: Наука, 1989. 216 с.
36. Кононов r.H. Химия древесины и ее основных компонентов.
М.: lrУл, 1999. 247 с.
37. Коровин В.В., Оrанесянц А.Л. Дуб в лесоводстве и виноделии. М.:
ДеЛипринт, 2007. 479 с.
38. Коровин В.В., Новицкая Л.Л., Курносо в r.A. Структурные аномалии
стебля древесных растений. М.: МrYЛ, 2002. 258 с.
39. Крылов В.Н. Справочник бумажника технолоrа. Сырье. Общие сведе..
нмя. СПб: СПбrЛТА, 1993. 71с.
343
40. Лакатош Б.К. Дефектоскопия древесины. М.: Лесная промышлен
ность, 1966. 182 с
41. Jlапиров..Скобло с.я. Лесное товароведение. 3 e издание. М.: Bыc
шая Illкола, 1968. 469 с.
42. Леонтьев н.л. Техника испытаний древесины. М.: Лесная промыш
ленность, 1970. 160 с.
43. Леса России. Российская лесная rазета. 2006. 8 1 О, 47 с.
44. Лесная энциклопедия. В 2 x Т. М.: Советская энциклопедия T.l,
1985. 563 с., т.2, 1986 631 с.
45. Лесной кодекс Российской федерации, от 4 декабря 2006 r. NQ 200..ФЗ.
Российская лесная rазета, спец. выпуск, 48 с.
46. Лоскутов С.Р. ВзаИ fодействие древесины с физически активными
низкомолекулярными веществами. Новосибирск: Издательство СО
РАН, 2004. 172 с.
*
47. Мелехов и.с. Лесоведение. 2 e издание. М.: МrYЛ, 2002. 398 с.
48. Мельникова л.в. Технолоrия композиционных материалов из древе..
сины. М.: МIYЛ, 1999. 226 с.
49. МерСО8 Е.Д. Производство древесноволокнистых плит. М.: Высшая
школа, 1989. 232 с.
50. Москалева В.Е. Строение древесины и ero изменение при физических
и fеханических воздействиях..... М.: АН СССР, 1957. 165 с.
51. Непепин Н.Н., Непе"ин Ю.Н. Технолоrия целлюлозы. т.З. М.: Эко"
лоrия, 1994. 592 с.
52. НИКИТИН н.и. Химия древесины и целлюлозы. м..л.: АН СССР,
1962. 711с.
53. НОВЫЙ справочник хи mка и технолоrа. Сырье и продукты промыш
ленности орrанических и неорrанических веществ. 4. 11. СПб.: АНО
НПО «ПрофеССИОНaJI», 2005. 1142 с.
54. Осипенко Ю.Ф., Рябчук В.О. Лесное товароведение. Львов: Вища
школа, 1979. 279 с.
.
55. Перелыrин Л.М. Строение древесины. М.: АН СССР, 1954..... 200 с.
56. Перелыrин Л.М. Древесиноведение. 2 e издание перераб. и доп.
Б.Н.Уrолевым. М.: Лесная промышлеНlIОСТЬ, 1969. 316 с.
57. Полубояринов о.и. Плотность древесины. М.: Лесная промышлен
ность, 1976. 160 с.
58. Поташев О.Е., Лапшин ю.r. Механика древесных плит. М.: Лесная
промышленность, 1982. 112c.
59. Роценс К.А., Берзон А.В., rулбис Я.К. Особенности свойств 10ДИфИ"
цированной древесины Риrа: Зинатне, 1983. 207 с.
60. Рыку"и" С.Н., Тюкина Ю.П., Шалаев в.с. Технолоrия лесопильно
деревообрабатывающеrо производства. .... М.: Лесная промышленность,
1965 280 с.
344
61. *Серrовский П.С., Расев А.И. rидротермическая обработка и KOHcep
вирование древесины. 4 e издание, перераб. и доп. М.: Лесная про..
мышленность, 1987. 360 с.
62. Соболев ю.с. Древесина как конструкционный lатериа.,1J.. М.: Лесная
промышленность, 1979. 248 с.
63. Справочник по круrлым лесоматериалам. М.: 000 «Лесэксперт}>,
2005. 137 с.
64. Справочник по пиломатериалам. М.: 000 «Jlесэксперт», 2004. 107
с.
65. Справочное пособие по деревообработке под ред. В.В. Кислоrо. EKa
теринбурr: Бриз, 1995. 558 с.
66. Справочное руководство по древесине. Пер. с анrл. М.: Лесная IIрО
мышленность, 1979. 544 с.
67. *Строение, свойства и качество древесины. Труды 1, 11, 111 и IV меж..
дународных симпозиумов координационноrо совета по древесино
ведению (ред. Б.Н.Уrолев), 1 симп. Москва..Мытищи: МЛТИ 1990.
373 с.; 11 симп. Москва: мrУл, 1997. 378 с.; IIJ си.МП. Петрозаводск:
КНЦ РАН 2000. 311 с.; IV симп. С. Петербурr: СПбrЛТА, 2004.
569 с. (2 тома).
68. Технолоrия лесохимических производств. Выродов В.А., Кислицын
А.Н. И др. М.: Лесная промышленность, 1987. 352 с.
69. Тришин с.о. Технолоrия древесных плит. М.: Mry Л, 200 1. 188 с.
.
70. Уrолев Б.Н. Испытания древеСИНЬJ и древесных материалов. М.:
Лесная промышленность, 1965. 252 с.
..
71. Уrолев Б.Н. Деформативность древесины и напряжения при сушке.
М.: Лесная промышленность, 1971. 174 с.
72. Уrолев Б.Н., Лапшин ю.r., Кротов Е.В. Контроль напряжений при
сушке древесины. М.: Лесная промышленность 1980. 208 с
73. Уrолев Б.Н. Древесиноведение с основами лесноrо товароведения. 4 e
издание. М.: rOy впо мrУЛ, 2005. 340 с.
74. Уrолев Б.Н. Древесиноведение и лесное товароведение. 2 e издание
М.: Изд. центр <<.Акаде1t1ИЯ», 2006. 272 с.
*
75. Уrолев Б.Н., Станко Я.Н. Древесиноведение коммерческих пород. 2..е
издание. М.: МrYЛ, 2006. 103 с.
76. Федоров н.и. Лесная фитопатолоrия. Минск: БrтУ, 2004. 462 с.
77. Федюков в.и. Ель резонансная: отбор на корню, выращивание, серти
фикация. Йошкар..Ола: МарПУ, 1998. 204 с.
78. Харук Е.В. Проницаемостъ древесины rаза\1И и жидкостями. Ново..
сибирск: Наука, 1976. 190 с.
79. Холькин ю.и. Технолоrия rидролизных производств. М.: Лесная
ПРО!\fышленность, 1989. 496 с.
*
80. Чавчавадзе Е.С. Древесина хвоиных. л.: Наука, 1979. 190 с.
345
81. .Чудинов Б.С. Теория тепловой обработки древесины. М.: Наука,
1968. 256 с.
.
82. Чудинов Б.С. Вода в древесине. Новосибирск: Наука, 1984. 270 с.
*
83. Шубин r.c. Сушка и тепловая обработка древесины. М.: Лесная
промышленностъ, 1990. 336 с.
84. Щербаков А.С., Сысоев Б.В., rолованова Л.В. Строительные KOHCT
рукционные материалы в лесной промышленности, 1989. 184 с.
85. ЭНЦlIклопедия лесноrо хозяйства. М.: ВНИИЛМ, 2006. т. 1 424 с.,
Т. 2 416 с.
86. Эсау К. Анатомия растений. Пер. с анrл. ПОД ред. Кудряшова А.В. М.:
Мир, 1969. 564 с.
87. Юдкевич Ю.Д., Васильев С.Н., Яrодин в.и. Получение химических
продуктов из древесных отходов. Спб.: СПБЛТА, 2002. 84 с.
88. Яrодин В.И., Выродов В.А. Технолоrия древесной зелени.
С. Петербурr: ЛТА, 1996. 92
89. .ЯцеНКО Х"'lелевский А.А. Основы и l.1етоды анатомическоrо исследо
вания древесины. М Л.: АН СССР, 1954. 335 с.
90. Блъскова r. Дървесинознание. София: ЛТУ, 2003. 287 с.
91. Bosshard Н.Н. Holzkunde, Basel und Stuttgart Birkhauser, 1974, Band 1
224, Band 2 312, Band 3 286 s.
92. Butterfield B.G., Meylan В.А., Peszlen I.M. Тмее dimensional strиctиre
ofwood. Budapest: РТА, 1997. 148 с.
93. Bowyer J.L., Shmulsky R., Haygreen J.G. Forest Products and Uood
Science. 4т ed. Jowa State Press, 2003. 554 р.
94. Effects оС fiber wall rhemistry and structure оп the utilization оС wood.
Proc. of IA WS meeting. Cesis, Latvia, 2003. 62 р.
95. КоПmапп F.F. and Cote \V.A. Principles ofwood science and technology.
voll, New У ork: Springer Verlag, 1968. 582 р.
96. Larix 98 IUFRO International symposium. Abstracts. Кrasnoyarsk:
V.N.Sukachev Institute ofForest. SB RAS, 1998 130 р.
97. Molnar S., Bariska М. Mogyarorszagipari fai (Wood species ofHungary). ..
Budapest Szaktudas kiado haz, 2006. 206 р.
98. Niemz Р. Physic des Holzes und der Holzwerkstoffe. Dresden: DRW..
Verlag, 1993 . 243s.
99. Panshin A.J. de Zeeuw С. Textbook of Wood Technology. зrd ed. New
York: McGraw Hill, 1970. vol. 1, 705 р.
100. Pozgaj А., Chovanec О., Kurjatko S., Babiak М. Structura а vlastnosti
dreya. Bratislava: Priroda, 1997. 488 s.
] 01. W ood Handbook: wood as ал engineering material. F orest products labo
ratory. Washington: USDA, 1987. 466 р.
102. Skaar СЬ. Water in wood. Syracuse: Syracuse University Press.
1972. 218 р.
346
103. Soskic B.l\'I., Popovic Z.D. Svojstva dreveta. Beograd: Univerzitet u
Beogradu, 2002. 303 s.
104. \Vagenfuhr R. uod Scheiber с. Holzatlas, 3. Auflage Leipzig: УЕВ
Fachbuchverlag, 1989. 720 s.
105. Wood structure and properties. Proc. ofthe IUFRO Symposium (Ed. S.
Kurjatko, J. Kudela): зrd symp., Zvolen, ZTU, 1998 204р. 4th symp., ZTU,
Banska Bystrica, 2002 222 р., 5th symp., Zvolen, Slovakia, 2006 518р.
.Звездочкой отмечена литература рекомендуемая для студентов
347
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Анизотропия 6, 147
Антипирены 263
Антисептики 263
Арболит 334
Балансы 289
БлесК 72
Влаrопоrлошение 99
Влажность древесины 76
Вода свободная 80
связанная 80
Водопоrлощение 105
Внутренние напряжения 93
Водослой 246
Волокна либриформа 41
rемицеЛЛIОЛОЗЫ 52
rиrpоусталость 191
rидролиз 63
rодичные слои 21, 90
rрибные ядровые пятна 249
Деформаuии древесины упруrие 183
rиrро (термо) механические 183, 189
за\10роженные 185
ДИJлектрическис свойства 131
Древесина ! 7
Древесные слоистые пластики 325
Древесный уrоль 65
Древесноволокнистые плиты 331
Древесностружечные плиты 330
Дубильные веlцества 57,69
Дупло 251
Живица 57
Жижка 65
Заболонная rниль 254
Заболонные rpибные окраски 252
Заболонь 19
внутренняя 240
3аrотовки 3 11
3аКО\1елистос [ь 231
3аС'IОЛОК 245
Износостойкость 194
Инородные включения 259
Камбий 13, 30
Канифоль 59, 68
Кармашек 245
Клеточная стенка 3 1
Кольцесосудистые породы 25, 41, 268
Кора 17,47
Корка 17, 51
Корни 18, 46
Короб;Jение 97
Крень 231
Кривизна 232
Круrлые лесоматериалы 280
Кряжи 295
Лиrнин 31,56
Луб 18,47
Механические повреждения 259
икрофибриллыЗl
Модифицированная древесина 281,325
HaK10H ВОПОКон 233
Наросты 231
Наружная трухлявая rниль 254
Обапол 31 О
Обуr:Iепность 259
Овальность 231
Осмол пневый, стволовой 68
Паренхимные Юlетки 29, 39
Пасынок 242
Пиловочник 292
ПИЛО:\lатериалы 305
Пиролиз 65
ПЛесень 251
Плотность древесины 109
базисная 112
влажной 109
парциальная 11 О
Побурение 253
ПОЗДНЯЯ древесина 22
348
IIокоробленность 260
Поры 34
Предел rиrpоскопичности 81
насыщения lеточных стенок 80
Проницаемость 117
Прорость 243
Прочность древесины 159
Пьезоэлектрические свойства 133
Трахеиды 38, 44
Трещины 227
Тяrовая древесина 238
Ударная вязкость 194
Усушка 88
Равновесная влажность 82
Разбухание 1 О 1
Разрезы ствола 16
Рак 244
Ранняя древесина 22
Рассеяннососудистые породы 25, 41,
271
Резонансная способность 138
Рудничная стойка 298
Фанера 325
Фанерные плиты 328
Фибролит 334
Характеристика пород:
хвойных 265
кольцесосудистых 268
рассеянносудистыx 271
инозе IНЫХ 275
Хлысты 288
Сбежистость 230
Свилеватость 235
Сердцевина 16,47,241
Сердцевинные лучи 23 40
Скипидар 58
С:\tоляпые ходы 26, 40
Сосуды 24, 41
Спелая древесина 20
Ствол 13
Сухобокость 243
СучIUl 221
Цвет 70
ЦеЛЛЮ.l0за 31, S4 ,61
Цементностружечные плиты 325
Червоточина 256
Чураки 289
Шпалы 312
Шпон лущеный 321
строrаный 320
Щепа технолоrичсская 323
Твердость статическая 196
ударная 198
Текстура 27, 73
Теплота сrорания 66
Экстрактивные вещества 57
Эlектропроводность 127
Ядро 19
ложное 239
Ядровая rНИ..1Ь 249
349
Оrдзвление
п реди сл о в и е . . . . . . . . . . . . . . .. . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . .. . . 4
в ведение .. . . . .. . . .... . . . . .. . . . . .. .. ... . . ..... . ... . . ..... . ... . . .. . . ... . . ... . .. ... . . .... . ..... . .. ..... .... ...5
Раздел 1. Древесиноведение ...................................................................] 3
fлава 1. Строение дерева........................................................................13
1. Древесные растения...... ......................... ........... ............. .......... 13
2. Основные части дерева ............................................................15
rлава 2. Строение древесины и Корьс...................................................19
3. Макроскопическое строение древесины................................19
4. Определение породы по макростроению древесины ...........27
5. Микроскопическое строение древесины ...............................28
6. Микроскопическое строение сердцевины и коры ................47
rлава 3. Химические свойства древесины и коры ...............................52
9 7. Химический состав древесины и коры ..................................52
8. Характеристика орrанических веществ древесины1 и
кор ы. .. . .... ... .. .. .... ... . . ... . . . .. . . .. ......... ... . . . .. . . . . . .... .. . .. . . . .. . ... . ....... ... . ..54
9 9. Древесина, кора и древесная зелень как химическое
сыр ье ........................................................................................ 5 8
rлава 4. Физические свойства древесины и коры................................70
10. Внешний вид древесиНы........................................................70
9 11. Влажность древесины и коры; свойства, связанные с
ее изменением. .................. .... ............ ..... .................... ... ..........76
12. Плотность ..............................................................................108
13. Проницае
IОсть древесины жидкостями и rазами ............1 17
9 14. Тепловые свойства древесины ............................................120
15. Электрические свойства древесины ...................................127
9 16. Звуковые свойства древесины... ...... ................ ... ........ ..... ...134
17. Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии
излучений ... ......... ......... ...... .... .... ..... .......... ...... .... ....... ........ ...140
fлава 5. Механические свойства древесины ......................................144
18. Общие сведения о fvtеханических свойствах древесины ..144
9 19. Механические испытания древесины; принципы,
общие требования и процедура...........................................15]
350
20. Статистический анализ результатов испытаний
древесины. ....... ..... ... ...... ...... . ..... ... . . . . . .. . . ... . . . ........ . . . ..... .. ... . . ... 1 55
9 21. Прочность древесины при сжатии...................................... 159
9 22. Прочностъ древесины при растяжении.............................. 166
9 23. Прочность древесины при статическом изrибе ................169
9 24. Прочность древесины при сдвиrе.......................................172
9 25. Деформативность древесины при кратковременных
наIpузках ............................................................................... 1 76
9 26. Реолоrические свойства и rиrро ТерМО fехаНические
деформации древесины. ....... .... ..... ...... .............. .......... ......... 183
9 27. Длительная прочность и сопротивление усталости
древесины ........... ...... .... ........ ..... ..... ...... ....... .... .... .... ..... ..... ....191
9 28. Ударная вязкость, твердость и износостойкость
древесины ........ ............. .... ................ ....... ...... .... ....... ...... ...... ..194
9 29. Способность древесины удерживать крепления,
rнуться и раскалываться ....... ........ ... ...................... ..............200
9 30. Удельные характеристики механических свойств
др е в ес и н ы ............ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 03
9 31. Характеристики древесины как конструкционноrо
материала............................................................................... 20 5
rлава 6. Изменчивость и взаимосвязи свойств древесины ...............206
32. Изменчивость свойств древесины ......................................206
33. Связи между свойствами древесины. Неразрушающие
методы контроля прочности древесины ............................211
34. ИЗ\iенение свойств древесины под воздействием
физических и химических факторов ..................................213
rлава 7. Пороки древесины ..................................................................219
9 3 5. Сучки ..................................................................................... 22 1
9 36. Трещины ... ................ ...... .... .... ... ... ....... ...... ..... ........... ..... ..... ..227
37. Пороки фОр IЫ ствола ... ........ ........... ........ ..... .... ......... ..........230
38. Пороки строения древесины ...............................................233
39. Химические окраски. ........ ..... ...... .... ....... ........ ..... ..... .......... .247
40. fрибные поражения .. ... .......... ...... ..... ........ ......... ........ ..... .... .247
9 41. Биолоrические повреждеНия...............................................256
42. Инородные включения, механические повреждения и
пороки обработки.... ................................................... ..........259
9 43. Покоробленности ... ...... ............ ... ..... ... ........ ..... ....... ...... ..... ..260
fлава 8. Стойкость и защита дреВесины.............................................260
9 44. Стойкость древесины....... ............ .... ....... ............... .... ..... .... .260
45. Способы и средства повышения стойкости древесины ...263
351
rлава 9. Основные лесные породы и их использование ...................265
46. Хвойные породы......... ..................... ...... ......... ....... .............. .265
47. Лиственные породы .... ......... ..... ....... ......... ... ......... ......... ..... .268
48. Инозе\шые породы....... .... .... ......... ................. ..... .... ... ..........275
Раздел 11. Основы лесноrо товароведения ................................ ..........280
rлава 10. Классификация и стандартизация лесных товаров...........280
49. Классификация лесных товаров .........................................280
50. Общие сведения о стандартизации продукции .................282
51. Стандартизация и качество лесных товаров .....................284
rлава 11. Круrлые лесоматериалы ......................................................288
52. Общая характеристика хлыстов и крyrлых
лесоматериа.."IОВ ...... ........... ............ ..... ............ ... ...... ........... ...288
53. Технические требования к круrлым лесоматериалам ......291
54. Методы измерения размеров и объема круrлых
лесоматериалов, контроль качества, приемка,
маркировка. ..... .... ......... ..... ... ..... .... ........... ....... ........ ....... .... ...300
rлава 12. Пило продукция ......... ..... ....... ......... ... ....... ....... ... ... ........ ........305
55. Пиломатериалы........ ..... ..... .... .... .... ...... ..... .... ...... ..... .......... ...3 05
56. 3аrотовки ...............................................................................311
9 57. Пиленые детали. ...................................................................312
9 58. Методы испытаний пиломатериалов и заrотовок.............316
rлава 13. Строrаные, лущеные, колотые лесоматериалы;
измельченная древесина.. ....... ..... ..... ..... ........ ....... ........... ...320
59. Стротаные, лущеные и колотые лесоМ атериалы...............320
9 60. ИЗ1\fельченная древесина ... ..... ... ..... .......... ...... ..... .... ........... .322
fлава 14. Композиционные древесные материалы и
Iодифицированная древесина ... ..... ........... .......... ....... ...... .325
61. l<.тIееная древесина ........ ....... ............. ..... ........... ....... .... ........ .325
9 62. Композиционные материалы на основе измельченной
древесины.............................................................................. 3 3 О
9 63. Модифицированная древесина ............ .......................... .....335
64. Методы испытаний КО\1НОЗИЦИОННЫХ древесных
материалов и модифицированной древесины ...................338
Литература ............................................................................................. 341
Предметный указатель. ........ ......... .... ...... ...... ........... ........... ....... ... ... .....347
Учебное издание
Уrолев Борис Наумович
ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ
И ЛЕСНОЕ ТОВАРОВЕДЕНИЕ
Под редакцией автора
КомпьютерныЙ набор 1I верстка издательства МТУЛ
По тематическому плану внутривузовских изданий учебной литера
туры на 2007 r., доп.
Подписано в печать 03.12.2007. Формат 60х90 1/16. Бумаrа 80 r/M2
rарнитура «Таймс». Ризоrрафия. У сл. печ. л. 22,0.
Тираж 1000 экз. Заказ NQ 707.
Издательство MOCKoBcKoro rосударственноrо университета леса.
141005, Мытищи 5, Московская обл., l..я Институтская, 1, мrул.
E тaH: izdat@mgul.ac.ru
По вопросам приобретения литературы издательства rOy впо мry Л
обращаться в отдел реализации.
Телефон: (498) 687 37 14.