Плотность пород древесины

Строение

Рис. 1. Главные разрезы ствола дерева: П – поперечный; Р – радиальный; Т – тангенциальный.

Рис. 2. Схема микроскопического строения древесины сосны (по В. Е. Вихрову): 1 – годичный слой; 2 – многорядный луч с горизонтальным смоляным ходом; 3 – окаймлённая пора; 4 – л…

Д. изу­ча­ют на трёх раз­ре­зах ство­ла: по­пе­реч­ном и двух про­доль­ных – ра­ди­аль­ном и тан­ген­ци­аль­ном (рис. 1). В Д. раз­ли­ча­ют за­бо­лонь (пе­ри­фе­рич. свет­лую зо­ну) и яд­ро (центр. зо­ну), имею­щее бо­лее тём­ную ок­ра­ску у т. н. яд­ро­вой Д. или ма­ло от­ли­чаю­щее­ся по цве­ту от за­бо­ло­ни у безъ­яд­ро­вой Д. Сре­ди безъ­яд­ро­вых по­род (ель, пих­та, бук и др.) вы­де­ля­ют спе­лод­ре­вес­ные, у ко­то­рых центр. зо­на Д. в све­же­сруб­лен­ном со­стоя­нии ме­нее влаж­ная, чем пе­ри­фе­ри­че­ская, и за­бо­лон­ные (бе­рё­за, клён) – с рав­но­мер­ной влаж­но­стью по се­че­нию ство­ла. Го­дич­ные слои (еже­год­ные при­рос­ты Д.) на по­пе­реч­ном раз­ре­зе име­ют вид кон­цен­трич. ок­руж­но­стей, на ра­ди­аль­ном и тан­ген­ци­аль­ном – со­от­вет­ст­вен­но пря­мых и изо­гну­тых по­лос; у мн. по­род в ка­ж­дом слое за­мет­ны ме­нее плот­ная свет­лая (т. н. ран­няя) и бо­лее плот­ная тём­ная (позд­няя) Д. У коль­це­со­су­ди­стых ли­ст­вен­ных по­род (напр., дуб, ясень) круп­ные со­су­ды рас­по­ло­же­ны толь­ко в ран­ней Д., а у рас­се­ян­но-со­су­ди­стых (бе­рё­за, оси­на) круп­ные и мел­кие со­су­ды рав­но­мер­но рас­пре­де­ле­ны по го­дич­но­му слою. У не­ко­то­рых ли­ст­вен­ных по­род на по­пе­реч­ном раз­ре­зе вид­ны свет­лые ра­ди­аль­ные по­лос­ки (лу­чи), на ра­ди­аль­ном – бле­стя­щие тём­ные или свет­лые по­пе­реч­ные по­лос­ки, а на тан­ген­ци­аль­ном – ве­ре­те­но­вид­ные уз­кие по­лос­ки. У не­ко­то­рых хвой­ных по­род (со­сна, кедр и др.) в позд­ней зо­не го­дич­ных сло­ёв на по­пе­реч­ном раз­ре­зе за­мет­ны свет­лые пят­ныш­ки – смо­ля­ные хо­ды.

Рис. 3. Схема микроскопического строения древесины берёзы (по В. Е. Вихрову): 1 – волокнистые трахеиды; 2 – годичный слой; 3 – лучи; 4 – сосуды.

На­блю­дае­мая с по­мо­щью оп­тич. и элек­трон­ных мик­ро­ско­пов струк­ту­ра Д. сруб­лен­но­го де­ре­ва вклю­ча­ет рас­ти­тель­ные клет­ки с от­мер­шим про­то­пла­стом (т. н. ме­зо­струк­ту­ра). Кле­точ­ные стен­ки (мик­ро­струк­ту­ра) со­сто­ят в осн. из цел­лю­лоз­ных мик­ро­фиб­рилл (на­но­струк­ту­ра). В тон­кой пер­вич­ной и тол­стой трёх­слой­ной вто­рич­ной обо­лоч­ке кле­точ­ной стен­ки мик­ро­фиб­рил­лы име­ют разл. ори­ен­та­цию; в наи­бо­лее мощ­ном внутр. слое вто­рич­ной обо­лоч­ки мик­ро­фиб­рил­лы рас­по­ло­же­ны под не­боль­шим уг­лом на­кло­на (5–15°) к длин­ной оси клет­ки. Та­кая пре­иму­ще­ст­вен­ная ори­ен­та­ция мик­ро­фиб­рилл – од­на из осн. при­чин ани­зо­тро­пии Д. Со сто­ро­ны по­лос­ти клет­ки стен­ку по­кры­ва­ет тон­кий бо­ро­дав­ча­тый слой. В стен­ках кле­ток име­ют­ся про­стые или окайм­лён­ные по­ры. В про­ме­жут­ках ме­ж­ду мик­ро­фиб­рил­ла­ми на­хо­дит­ся лиг­нин, вы­зы­ваю­щий од­ре­вес­не­ние кле­точ­ных сте­нок, а так­же ге­ми­цел­лю­ло­зы и во­да.

Д. хвой­ных по­род в осн. со­сто­ит из уд­ли­нён­ных про­зен­хим­ных кле­ток – тра­хе­ид (рис. 2). Рас­по­ло­жен­ные в ран­ней зо­не го­дич­но­го слоя круп­но­по­ло­ст­ные тра­хеи­ды вы­пол­ня­ют гл. обр. про­во­дя­щую функ­цию, позд­ние тол­сто­стен­ные тра­хеи­ды – ме­ха­ни­че­скую, а па­рен­хим­ные клет­ки, об­ра­зую­щие лу­чи и уча­ст­вую­щие в струк­ту­ре вер­ти­каль­ных смо­ля­ных хо­дов, – за­па­саю­щую. Го­ри­зон­таль­ные хо­ды в не­ко­то­рых лу­чах пере­се­ка­ют­ся с вер­ти­каль­ны­ми, со­став­ляя еди­ную смо­ло­нос­ную сис­те­му. В Д. ли­ст­вен­ных по­род (рис. 3) про­во­дя­щую функ­цию вы­пол­ня­ют со­су­ды, со­су­ди­стые и во­лок­ни­стые тра­хеи­ды; ме­ха­ни­че­скую – во­лок­на либ­ри­фор­ма и/или во­лок­ни­стые тра­хеи­ды; за­па­саю­щую – па­рен­хим­ные клет­ки в ви­де го­ри­зон­таль­ных од­но­ряд­ных и мно­го­ряд­ных лу­чей, а так­же вер­ти­каль­ной осе­вой па­рен­хи­мы.

Зачем знать плотность пиломатериалов

Представьте себе два коробка со спичками – полный и наполовину пустой. В первом деревянные палочки лежат плотно, они не двигаются и хорошо сопротивляются внешним воздействиям. Во втором палочки лишены опоры, сломать их проще.

Примерно то же можно сказать о древесине большой и малой плотности. С плотной работать гораздо сложнее:

• для её обработки приходится чаще затачивать режущие кромки инструментов;
• некоторые породы практически невозможно обрабатывать ручным инструментом, нужны инструменты с электроприводом;
• плотная древесина обладает плохой упругостью, способностью изгибаться, а не ломаться под нагрузкой;
• из-за малого количества пор она хуже впитывает в себя декоративные и защитные пропитки.

Однако и влагу она почти не впитывает, поэтому не разбухает во влажной среде так, как рыхлая и пористая древесина. А значит, лучше держит размеры и форму.

Видео описание

Как ведет себя ручной инструмент резчика при работе с плотной древесиной тиса, смотрите в видео:

При изготовлении различных строительных конструкций или деревянной мебели большое значение имеет их вес и нагрузка на основание. Чем плотнее дерево, тем оно тяжелее. Этот факт также следует учитывать при выборе способа транспортировки материалов, их переноски, подъема на высоту.

Огромное значение плотность, удельный вес и структура древесины имеет при изготовлении музыкальных инструментов, спортивного инвентаря, бильярдных киев, плавучих средств.

Твёрдость древесины

  Твёрдость древесины, в первую очередь, зависит от породы. Условия роста дерева также влияют на этот показатель (одна порода древесины может иметь различную твердость в зависимости от окружающих природных условий, в которых росло конкретное дерево). Также на величину твердости влияет влажность древесины. В европейских странах и в России принято измерять твердость по методу Бринелля, в США — по методу Янка (Janka). Твердость древесины в пределах одной породы может отличаться в зависимости от распила (У торцовой поверхности твердость выше, чем у тангенциальной и радиальной в среднем на 30 % у лиственных и на 40 % — у хвойных пород.).

  Суть метода Бринелля заключается в способности древесины сопротивляться внедрению (вдавливанию) в неё более твёрдого тела (индентора). При измерениях по Бринеллю используются инденторы в виде шариков из закалённой стали. Первоначально индентор устанавливают на проверяемом образце древесины, следом прилагается основная нагрузка. Спустя определенное время после приложения, нагрузку снимают и измеряют глубину оставшегося на дереве отпечатка. Рассчитывают твёрдость древесины по Бринеллю таким образом: приложенную нагрузку делят на площадь поверхности отпечатка, при этом соответствующими нормативными документами определены диаметры индентора и время экспозиции.

  При методе Янка также используется индентор в виде металлического шарика, однако оценивается не глубина вдавливания, а сила, которую надо приложить, чтобы вдавить шарик в древесину на половину диаметра.

Все древесные породы по твёрдости делят на три группы:

1. мягкие породы (торцовая твёрдость равна или меньше 38,5 Мпа). К мягкой древесине относят: ель, сосну, кедр, пихту, тополь, липу, осину, ольху.
2. твёрдые (торцовая твёрдость породы древесины от 38,5 до 82,6 МПа). К этой группе относятся: берёза, лиственница сибирская, бук, клён, карагач, ясень, яблоня.
3. очень твёрдые (торцовая твёрдость более 82,6 МПа). В эту группу входят: акация белая,керуинг, берёза железная, самшит, кизил.

Иноземные породы древесины

Список не произрастающих на территории России пород можно продолжать бесконечно долго. Однако мы предлагаем остановиться на паре наиболее интересных видов, в частности на тех, которые относятся к ценным породам древесины. В их состав, к слову, также входят отечественные породы: орех, ясень, дуб, ольха, вишня, палисандр и др.

Ценные породы значительно дороже строительных из-за своих художественных качеств. Они обладают красивой фактурой, имеют широкую цветовую гамму, оригинальный узор и высокую плотность, из-за чего широко применяются в дорогих дизайнерских проектах.

Секвойядендрон и секвойя — крайне необычные представители флоры, которые славятся своими необъятными размерами и высотой. Это хвойные деревья, чья древесина по физико-механическим свойствам близка к ели, но превышает её по стойкости против гниения. Материал применяется в мебельном производстве, для внутренней отделки, при строительстве эстакад и т. д.

Под красным деревом в международной торговле фигурирует целый ряд пород, которые дают древесину красного цвета. Наибольшей известностью пользуется свиетения краснодеревная, или махагони, которая растёт в Центральной Америке. Это рассеянно-сосудистая лиственная порода, которая по своим физико-механическим свойствам близка к древесине каштана съедобного. Красное дерево широко применяется в отделке, при изготовлении высококачественной мебели и музыкальных инструментов.

Чёрное дерево, как и красное, не является отдельной породой, а объединяет пул древесины соответствующего оттенка. Наиболее известны такие его представители, как цейлонское эбеновое дерево, произрастающее в Индии, и африканское эбеновое дерево родом из Африки. Чёрное дерево также применяется для изготовления музыкальных инструментов, художественно-декоративных изделий, дорогой мебельной и интерьерной отделки.

Мебель из акации. Физико-механические свойства

Физико-механическими свойствами древесины является плотность, прочность, твердость и ударная вязкость.

Тик относится к породам высокой плотности. В высушенном состоянии его плотность составляет 640 кг/м³. Плотность акации выше, чем у тика, в сухом виде она достигает 750 кг/м³. Плотность древесины влияет на ее вес, прочность и обрабатываемость.

Прочность показывает, насколько материал способен противостоять прилагаемым нагрузкам. Важными показателями являются прочность на изгиб и сжатие. Для тика их величины соответственно равны 85 МПа и 65 МПа. Прочность акации значительно выше: на изгиб – 145 МПа, на сжатие 71 МПа.

Твердость характеризует способность материала сопротивляться проникновению твердых тел. Этот показатель является первостепенным для определения обрабатываемости материала: чем он выше, тем труднее материал фрезеровать, пилить. В то же время твердые материалы хуже поддаются истиранию. И акация и тик относятся к классу твердых пород. Для тика твердость по Бринеллю – 30-35 Н/мм², а для акации – 40 Н/мм².

Ударная вязкость определяет, какую нагрузку необходимо приложить к материалу для его разрушения. Чем она выше, тем меньше поверхность деревянной мебели для сада будет содержать вмятин и царапин. И по этому показателю тик уступает акации.

Усушка, разбухание и коробление древесины

  Усушка — это уменьшение объёма древесины и линейных размеров при удалении из неё связанной влаги. Удаление свободной влаги не вызывает усушки. Она начинается только после полного удаления свободной влаги в момент начала удаления влаги связанной. Чем больше клеточных стенок в единице объёма древесины, тем больше в ней связанной воды и выше усушка.Усушка древесины не одинакова в разных направлениях: в тангенциальном направлении в 1,5 — 2 раза больше чем в радиальном.

  В среднем линейная усушка древесины наиболее большинства пород в тангенциальном направлении составляет 8 — 10 %, в радиальном 3 — 7 %, а вдоль волокон 0,1 — 0,3 %. Полная объёмная усушка находится в пределах 11 — 17 %. Усушка древесины учитывается при распиловке брёвен на доски (припуски на усадку), при сушке пиломатериалов и т.д.

  При сушке в древесине, вне зависимости от участия внешних нагрузок, возникают внутренние напряжения. Они образуются в результате неодинаковых изменений объёма тела при сушке (сушильные напряжения), пропитке и в процессе роста дерева. Полные сушильные напряжения удобно представить, как совокупность двух составляющих — влажностных и остаточных напряжений.

  Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой материала. В поверхностных слоях древесины, где влажность ниже, чем в центре, из-за стеснения свободной усушки возникают растягивающие напряжения, а во внутренних — сжимающие. Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения, в отличие от влажностных, не исчезают при выравнивании влажности в доске и наблюдаются как во время сушки, так и после её полного завершения.

  Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон, появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки.

  Наличие различных напряжений внутри древесины может привести к её короблению.

  Коробление — это изменение формы древесины при сушке, хранении, и выпиловке. Чаще всего коробление происходит из-за различной степени усушки по разным структурным направлениям. Коробление может возникать и при механической обработке сухих пиломатериалов: при несимметричном строгании, ребровом делении из-за нарушения равновесия остаточных напряжений.

  Разбухание — это увеличение линейных размеров и объёмов древесины при повышении содержания связанной влаги. Оно происходит при увлажнении древесины и представляет собой явление, обратное усушке. Разбухание наблюдается при увеличении влажности до предела гигроскопичности. Наибольшее разбухание происходит по ширине волокон (тангенциально), наименьшее – вдоль волокон.

  Разбухание, также как и усушка — отрицательные свойства древесины. Однако в некоторых случаях оно играет положительную роль, например, обеспечивает плотность соединений в лодках или винных бочках.

Плотность и эксплуатационные характеристики

В производстве мебели, строительстве и других областях деятельности, где применяется дерево, значение имеют технические и механические качества продукции

При выборе обращают внимание на такой показатель как плотность древесины, например сосна обыкновенная при влажности 12% обладает плотностью 500-540 кг/м3. Некоторые виды этой породы имеют более низкую плотность, менее 400 кг/м3

Иные показатели у модифицированной, технологичной продукции, так свойства клееного бруса отличаются от аналога их массива. В процессе производства заготовка пропитывается клеем, волокно уплотняется при прессовке. Изделие получается существенно прочнее, стабильнее, но плотнее. В зависимости от количества и толщины ламелей брус может прибавить до 20% массы. На такое же значение увеличивается плотность, при этом прочность возрастает еще больше — 30-70%. Характеристики достойные, если учесть, что этот материал намного меньше усаживается и впитывает влагу. Построенный из клееного бруса деревянный дом будет прочнее, надежнее и долговечнее обычного аналога.

Какой может быть плотность леса

У разных пород деревьев примерно одинаковый состав, поэтому в сухом виде абсолютный удельный вес для всех будет условно одинаковым. Его среднее значение – 1,54 (безразмерная величина). Но в таблице плотности древесины для разных пород приведены свои числа. Дело в том, что в совершенно сухом состоянии измерить абсолютный параметр практически невозможно. Для этого необходимо полностью избавиться от влаги в исследуемом образце, устранить воздушные пустоты. На практике, как оказалось, параметр зафиксировать сложно, да и для расчетов он непригоден.

Для определения плотности пиломатериала более подходит расчет его удельного веса.

На него влияют:

• влажность;
• пористость пород.

Удельный вес древесины имеет вид среднего значения расчетов плотности в разных ее состояниях. В источниках этот показатель может незначительно отличаться. Разница обусловлена изменением уровня влаги внутри ствола. Чтобы не возникало путаницы, мы представляем таблицу со средними значениями удельного веса при каждом отдельном уровне влажности разных пород древесины в порядке возрастания показателей.

Таблица плотности дерева различной влажности (кг/м3)

Обычно табличное значение плотности бруса и других пиломатериалов измеряется при влажности 12%. В зависимости от полученной величины, породы деревьев делят на 3 группы:

1. С малой объемной массой (менее 540 кг/м3). К ним относятся деревья хвойных пород: сосна, ель, пихта, кедр и некоторые лиственные. Это все виды ольхи, тополь, липа, осина, каштан.
2. Со средним удельным весом 550–740 кг/м3: бук, вяз (карагач), лиственница, все виды клена, рябина, яблоня, ясень.
3. С высоким уровнем плотности свыше 750 кг/м3: береза, дуб (араксинский, каштанолистный), граб, кизил, фисташка.

Разумеется, это неполный список пород. По указанным значениям плотности древесины в таблице можно определить принадлежность вида к группе.

В любом пиломатериале есть вода. Её количество в основном и определяет плотность бруса и другого сырья: чем больше влаги в изделии, тем выше показатель веса в измеряемом объеме.

Удельный вес древесины в таблице приведен в средних значениях, поскольку количество влаги в одном объеме постоянно меняется – это относительная величина.

Изменения происходят из-за:

• внешних погодных условий (дождь, туман, снег);
• антропогенного фактора (намокание вследствие деятельности человека).

Таким образом, совершенно сухой доска практически не бывает. Влажность древесины всегда выше 0%. Определить этот показатель можно с помощью специального прибора – влагомера.

Средний удельный вес является основной характеристикой сырья при проведении расчетов, поскольку величина заключает в себе усредненную оценку испытаний пиломатериала в разных состояниях водонасыщения.

По законам физики, расчетная плотность напрямую связана с прочностью материала: чем выше удельная масса объема изделия, тем большую нагрузку он сможет выдержать. Это правило распространяется и на древесину.

Рассмотрим на примере:

• Дуб обладает большим удельным весом и славится своей надежностью и долговечностью. У него почти отсутствуют пустые поры, весь объем заполнен крепкими древесными волокнами и влагой. Из дуба изготавливают несущие конструкции домов и промышленных объектов. Древесина с высоким удельным весом жесткая, практически не гнется.
• Кедровый и березовый брус отличается малым объемным весом, потому их не используют для создания несущих элементов остова конструкций. Эти породы подходят, скорее, для отделочных работ, где нагрузка на изделия минимальная. Древесина с малой пористостью пластична, поддается изгибу.

Теплопроводность:

Этот показатель важен для выбора дерева при заготовке дров. Зависимость прямая: чем выше показатель плотности, тем больше в чурках топлива, тем дольше они будут гореть. Древесные породы с высоким значением отношения массы к объему называются твердым топливом. Они долго горят, дают хороший жар, но из-за плотной структуры трудно колются. Преимущество дров и топлива из легких пород деревьев – их податливость в распиле и рубке, но они имеют сравнительно небольшой запас энергии. Гореть поленья будут значительно меньшее количество времени.

Влияние структуры древесины на ее свойства

Строение волокна оказывает прямое влияние на характеристики пиломатериалов. Специалистами отмечается прямая зависимость плотности и твердости. Она не прямо пропорциональна, но заметна. Популярность хвойных пород обусловлена оптимальными характеристиками, идеально подходящими под решение тех задач, для которых используется. Они обладают небольшим весом, достаточной прочностью. Легки они в обработке даже для простых домашних мастеров. Ценные породы требуют особых навыков в работе и профессионального инструмента.

Большое влияние на свойства имеет влажность древесины. В сухом состоянии она тяжелее обрабатывается. По этой причине первичную разделку выполняют пока лес влажный. Некоторые технологические операции требуют принудительного увлажнения. Такая практика используется на крупных деревообрабатывающих предприятиях в целях ускорения процесса. К тому же принудительная сушка проводится намного быстрее, если заготовка не крупная. Оптимальным считается удаление влаги из досок. Операция достаточно короткая по времени и не приводит к сильному короблению пиломатериала, как было бы, если в камеру сушки помещались бы рейки и брус.

Хвойные породы древесины и их характеристика

Из хвойных пород, к которым относятся такие деревья, как лиственница, сосна, ель, пихта, кедр, можжевельник и тис, преимущественно изготавливают пиломатериалы и прочие строительные компоненты. Хвойная древесина характеризуется достаточно лёгкой структурой, которая удобна для обработки.

Самой распространённой хвойной породой на территории России является лиственница. Именно на её долю приходится 1/3 всей покрытой лесом площади и 1/3 запасов древесины РФ. Данная порода широко распространена на Дальнем Востоке и в Восточной Сибири. Лиственницу используют во многих сферах — от гидротехнических сооружений и строительства до производства древесных плит, мебели, бумаги и т. д.

На втором месте по широте распространения среди хвойных стоят сосны: данная порода занимает около 1/6 площади всех российских лесов. Сосна обыкновенная активно используется в строительстве, машиностроении, производстве мебели, тарном производстве и пр. Помимо этого, древесина сосны применяется в качестве сырья для химической переработки: из неё изготавливают бумагу, добывают живицу, производят кормовые дрожжи и т. д.

Ель занимает почётное третье место среди хвойных пород: на её долю приходится порядка 1/8 покрытой лесом площади. По прочности, плотности и стойкости против гниения еловая древесина уступает разве что сосновой. Однако обрабатывать её труднее. Ель нашла применение в тех же областях, что и сосна, но особенно её любят представители целлюлозно-бумажной промышленности.

Влажность древесины

  Влажность это соотношение массы влаги (воды), находящейся в данном объёме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах ( % ). В древесине вода пропитывает клеточные оболочки и заполняет полости клеток и межклеточные пространства. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной. Влага, заполняющая полости клеток и межклеточные пространства, называется свободной.

Различают следующие степени влажности древесины:

  Мокрая — длительное время находящаяся в воде. Влажность мокрой древесины выше 100 %.

Свежесрубленная (свежепил) — влажность такой древесины от 50 до 100 %.

  Воздушно-сухая — к этой категории относится древесина долгое время хранившаяся на воздухе. Её показатели влажности зависят от влажности окружающего воздуха, но в среднем находятся в пределах от 20 до 35 %.

  Базовая (влажность 15 — 20 %) в зависимости от климатических условий и времени года, такая древесина показывает содержание влаги от 15 до 20 %.

Комнатно-сухая влажность 8 — 12 %

Абсолютно сухая влажность 0 %, древесина высушена при температуре t = 103°C.

  Содержание влаги в стволе растущего дерева изменяется по высоте и радиусу ствола, а также в зависимости от времени года. Например, влажность заболони сосны в 3 раза выше влажности ядра. У лиственных пород изменение влажности по диаметру более равномерное. По высоте ствола влажность заболони у хвойных пород увеличивается вверх по стволу, а влажность ядра не изменяется. У лиственных пород влажность заболони не изменяется, а влажность ядра вверх по стволу снижается.

  Влажность у молодых деревьев выше и её колебания в течение года больше, чем у старых деревьев. Наибольшее количество влаги содержится в зимний период (ноябрь-февраль), минимальное – в летние месяцы (июль-август).

КОЭФФИЦИЕНТЫ УСУШКИ ДРЕВЕСИНЫ, %

Порода	Усушка
объёмная	в тангенциальном направлении	в радиальном направлении
Лиственница	0,52	0,35	0,19
Сосна	0,44	0,28	0,17
Ель	0,43	0,28	0,16
Пихта	0,39	0,28	0,11
Кедровая сосна	0,37	0,26	0,12
Берёза	0,54	0,31	0,26
Бук	0,47	0,32	0,17
Ясень	0,45	0,28	0,18
Осина	0,41	0,28	0,14

Лиственные породы

В отличие от хвойных пород эта категория реже применяется в строительстве. Преимуществом лиственных видов древесины считается высокая прочность и декоративные качества. Видов очень много. Это и отечественные породы дуб, ясень, береза и другие. Сегодня часто можно встретить и экзотические виды, произрастающие в Азии, Австралии и Америке. Практическое применение лиственных пород в строительстве ограничено их дороговизной и сложностью обработки. Можно выделить два вида, которые охотно используются в этой области. Это осиновые и березовые пиломатериалы. К мягким видам лиственных пород относят липу. Ценится она за равномерную структуру и легкость обработки. По этой причине ее часто используют для резных элементов отделки и мебели.

Особое место на рынке занимает дуб. Прочный, долговечный и очень красивый материал. Практическое значение имеет удельный вес дуба. Средняя плотность породы 700 кг/м3, то есть в полтора раза больше чем у сосны при аналогичных показателях влажности. Однако прочность его выше примерно в два раза. Степень рыхлости сосны, ели и других хвойных пород выше, поэтому мебель, полы и элементы декоративной отделки предпочтительнее делать из дуба и родственных ему пород.

Вес куба древесины

Вес древесины является отличительным признаков пород. Для удобства расчетов пользуются онлайн кубатурником. Это специальная таблица со встроенным механизмом расчета. Чтобы узнать вес дерева, надо набрать его породу, влажность и указать требуемое количество древесины в кубометрах. Встроенный механизм рассчитает вес.

Удельный и объемный вес

Удельный вес древесины учитывается без содержания влаги и воздуха. Это очень нестабильная величина. Рассчитывают его специальной таблице. На практике чаще пользуются объемным весом древесины. Его измеряют килограммами веса на кубометр. Этот вес учитывается с содержащимся в древесине воздухом и водой. Показатели объемного веса постоянно меняются и обязательно учитываются при переработке отходов древесины.

Модуль упругости

Модули упругости – это важные расчетные величины. Они характеризуют жесткость материала, способность менять форму под действием механического сопротивления. Определить модуль упругости очень сложно, для этого нужны сверхточные приборы.

Расчетное сопротивление изгибу

Расчетное сопротивление древесины измеряется в кг/см?. Эти параметры необходимо знать при проектировании деревянных конструкций. Они имеют разные значения под воздействием различных нагрузок. В расчетных сопротивлениях учитывается снижение прочности древесины.

Прочность

Прочность указывает на способность древесины сопротивляться разрушениям под действием нагрузок. Испытания на прочность проводят стандартными методами на образцах древесины, не имеющих пороков. При проведении испытаний выявляют действий сил на растяжение, изгиб, сжатие и скалывание.

Показатели прочности на сжатие различных пород древесины

Порода	Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа	Предел прочности при сжатии вдоль волокон, МПа
При влажности, %	12	30 и более
Лиственница	64,5	25,5
Сосна	48,5	21,0
Ель	44,5	19,5
Кедр	42,0	18,5
Пихта сибирская	39,0	17,5
Акация белая	77,5	41,5
Граб	60,0	26,5
Клен	59,5	28,0
Ясень	59,0	32,5

Твердость по Бринеллю

Твердость древесины у нас в стране указывают по шкале Бринелля. Твердость древесины характеризуется ее способностью сопротивляться внедрению твердого тела. Чем выше твердость, тем сложнее обработка.

Чтобы определить твердость берут образец древесины и стальной шар, который вдавливают в образец течение 30 секунд с силой 100 кг. После вдавливания замеряют углубление и рассчитывают показатель по шкале Бринелля.

Таблица твердости некоторых пород древесины по Бринеллю (кгс/мм?)

Акация	7.1
Береза	3.5
Бук	3.8
Дуб	3.7
Клен	4.1
Лиственница	2.5
Ольха(Alnus)	3.0
Ясень(Ash)	4.0

В таблице приведены усредненные значения. Твердость древесины зависит от множества условий, поэтому разброс значений бывает очень значительный.

Физические свойства древесины

Физико-механические свойства древесины измеряют при влажности древесины 12%.

Влажность древесины  

Процентное соотношение массы влаги, содержащейся в указанном объеме древесины и массы древесины абсолютно сухой, называется абсолютной влажностью.

Степени влажности древесины:

• Мокрая. Её влажность свыше 100% из-за длительного нахождения в воде.
• Свежесрубленная. Её влажность 50-100%.
• Воздушно-сухая. Её влажность около 15-20%. Древесина, хранение котрой осуществлялось на воздухе. Изменяется в зависимости от климата и времени года.
• Комнатно-сухая. Её влажность не более 10%.

Влажность древесины планок по ГОСТ 862.1-85 при отгрузке потребителю должна быть 9±3 %. Такая влажность является оптимальной с точки зрения сохранения паркетом своих геометрических размеров. Древесина, имеющая более 12% влажности, усыхает, а менее 6% стремится набрать влагу из воздуха и разбухнуть.

Существуют различные способы сушки древесины: горячим воздухом, СВЧ и вакуумная сушка.

Во время сушки важно не только довести влажность древесины до требуемой (9±3 %), но и не создать при этом остаточных напряжений, которые могут в дальнейшем приводить к короблению паркета. Нормально высушенный паркет будет реагировать на экстремальное изменение влажности в помещении, но изменения, происходящие в нем, не будут носить критических характер – он не будет коробиться, и в нем не будут образовываться трещины

Нормально высушенный паркет будет реагировать на экстремальное изменение влажности в помещении, но изменения, происходящие в нем, не будут носить критических характер – он не будет коробиться, и в нем не будут образовываться трещины.

Плотность древесины 

Выражается в килограммах на каждый кубический метр (кг/м.куб.) и определяется как отношение массы к объему.

Влажность оказывает влияние на плотность Более тяжелая (плотная) древесина обычно обладает и большей прочностью.

Таким образом, очевидна тесная связь плотности и прочности. Количество в единице объема древесинного вещества и есть плотность древесины.

По плотности  древесину можно разделить на 3 группы:

Порода	Плотность, кг/м3
Низкая плотность (легкая)
Бальса	150
Пихта сибирская	390
Ель	450
Ива	460
Осина	510
Сосна	520
Липа	530
Средняя плотность
Конский каштан	560
Орех грецкий	640
Береза	650
Вишня	660
Лиственница	660/td>
Тиковое дерево	670
Бук	680
Дуб	700
Свитения (махагони)	700
Платан	700
Плотные породы
Ясень	750
Слива	800
Пекан (кария)	830
Самшит	960
Хурма эбеновая-Эбен (Черное дерево)	1080

Плотность древесины имеет большое практическое значение. Более плотная древесина хуже пропитывается антисептиками, менее подвержена истиранию на таких местах как полы, лестницы, перила.

Применение

Д. как кон­ст­рук­ци­он­ный ма­те­ри­ал по­лу­чи­ла ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние в строи­тель­ст­ве, су­до­строе­нии, на ж.-д. транс­пор­те и др.; при­ме­ня­ет­ся в ви­де ле­со­ма­те­риа­лов, пиломатериалов, дре­вес­ных ма­те­риа­лов. Д. ис­поль­зу­ет­ся в про­из-ве бу­ма­ги, кар­то­на, дре­вес­но-во­лок­ни­стых плит. Как хи­мич. сы­рьё Д. ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния разл. ор­га­нич. со­еди­не­ний, напр. цел­лю­ло­зы, эта­но­ла, кор­мо­вых дрож­жей, кси­ли­та, сор­би­та, дре­вес­но­го уг­ля, смо­лы, ме­та­но­ла, ук­сус­ной ки­сло­ты, аце­то­на и др. рас­тво­ри­те­лей, го­рю­чих и не­го­рю­чих га­зов (при пи­ро­ли­зе Д.). Д. со­хра­ня­ет своё зна­че­ние и как то­п­ли­во.

Основные свойства древесины

Плотность древесины является важным фактором, который следует учитывать при выборе материала для обработки. Так, древесина высокой плотности часто используется для изготовления полов или настилов, поскольку она более устойчива к износу. А древесина с низкой плотностью может быть использована в тех областях, где имеет значение вес материала, например при строительстве лодок. Кроме того, плотность древесины может влиять на её тепловые и акустические свойства.

Механические свойства пород дерева описывают его поведение под нагрузкой. Прочность на изгиб — это способность материала изгибаться без ломки. Структурная стабильность указывает на возможность сохранения размеров и формы при изменении условий окружающей среды.

Как определяется плотность

Из всего сказанного можно сделать вывод, что дерево имеет переменную плотность. На этот параметр влияют разные факторы, но основным является влажность. Большое количество пустот снижает плотность, но если они заполнены влагой, плотность, вычисленная стандартным способом, значительно повышается. Проще говоря, влажная древесина обладает большей плотностью, чем сухая.

Влажность древесины определяется специальным прибором – влагомеромИсточник amazon.com

По степени влажности древесину подразделяют на 3 категории.

• Сырая – с содержанием влаги более 35 %.
• Полусухая или воздушно-сухая имеет влажность 25-35 %.
• Сухая – менее 25 %.

К первой категории относится свежесрубленная древесина, ко второй – пролежавшая на открытом воздухе определенное время и потерявшая часть древесных соков. Чтобы получить сухую древесину, её нужно длительное время выдерживать под навесом.

Но определять плотность принято для материалов, практически полностью лишенных естественной влаги: влажность не должна превышать 12 %. Чтобы этого добиться, дерево сушат в специальных сушильных камерах.

Во всех справочниках указана конкретная плотность древесины, таблица, в которой этот параметр указан для разных пород, перед вами:

Значения плотности разных древесных породИсточник okrovlenadom.ru

Как видите, никакого разброса значений, меняющихся в зависимости от влажности. По умолчанию эти цифры верны для образцов с влажностью 12 %.

На что влияет плотность древесины?

Мы уже упомянули, что более плотные породы сложнее обрабатываются, особенно ручными инструментами. Даже металл постепенно сдается после попыток разорвать структурные связи древесных волокон, поэтому режущую кромку приходится так часто затачивать. На это также влияет твердость, которая имеет прямую взаимосвязь с плотностью.

Твердые и плотные породы уместно обрабатывать инструментами с электроприводом (бормашинками, граверами), чтобы значительно ускорить и упростить процесс

Более твердые породы лучше выдерживают нагрузки и сопротивляются повреждениям, однако, как правило, хуже сгибаются и менее упругие.

Твердость определяется разными методами, самые распространенные из которых – это тесты Бринелля, Роквелла, Монин и Янка. Суть их сводится к вдавливанию предмета из металла или других прочных материалов в поверхность доски и высчитыванию коэффициента из размера образовавшейся лунки или силы, которая была приложена для этой манипуляции

Не важно каким из методов определена твердость, главное при сравнении пород ориентироваться на показатели одного и того же тестирования. Впрочем, каноничных значений все равно быть не может, так как невозможно получить абсолютно идентичные по структуре бруски, поэтому всегда есть некоторая погрешность и отличающиеся данные в разных источниках

Также важно понимать, что измерения тангенциального, радиального и торцевого куска дерева дадут разные показатели.

Так выглядит аппарат для проведения теста Янка:

Плотность древесины также влияет на ее способность к впитыванию. Рыхлый и пористый брусок стремительно впитывает влагу из воздуха и разбухает, но зато и лучше принимает защитные масла и пропитки.