3. Свойства

К положительным эксплуатационно-техническим свойствам уникальной при­родной структуры древесины относятся сравнительно низкая средняя плотность при прочности, обеспечивающей функциональную надежность разнообразных конструкций жилых, общественных, промышленных зданий (табл. 2). Соответ­ствующие усредненные показатели р_ср - 575 кг / м³, R_CJK - 45 МПа, R_p ~ 120 МПа. В результате коэффициент конструктивного качества (отношение предела проч­ности к средней плотности) у материалов из массивной (натуральной) древеси­ны - 0,8, из стали ~ 0,5, у кирпича керамического - 0,05.

Таблица 2. Характерные показатели средней плотности и прочности различ­ных пород древесины

Порода древесины	Средняя плотность, кг/м3	Предел прочности вдоль волокон, МПа
		при сжатии	при растяжении	при статическом изгибе
Лиственница	660	65	125	110
Сосна	500	48	100	85 .
Ель	450	45	100	80
Дуб	690	58	125	105
Береза	630	55	165	110
Осина	495	40	125	75

Показатели прочности древесины различных пород определяют разрушающими методами на универсальной испытательной машине. Для испытаний используют малые чистые образцы (без пороков). Так, для определения предела прочности при сжатии вдоль волокон испытывают образцы в форме прямоугольной призмы раз­мером 20 х 20 х 30 мм без видимых пороков. Предел прочности при статическом изгибе определяется при испытании бруска размером 20 х 20 х 300 мм.

Полученные показатели, характеризующие механические свойства различных пород древесины, пересчитывают на стандартную влажность (12 %).

Оценку механических свойств ДСП, ДВП, фанеры проводят с учетом проч­ности материала. При этом важным критерием является предел прочности при статическом изгибе (для ДСП, ДВП, фанеры) и предел прочности при растяже­нии (для ДСП, фанеры). При оценке качества фанеры и ряда других материа­лов (оконные и дверные коробки, паркет) определяют прочность клеевых соеди­нений. Механические свойства фанеры характеризует также предел прочности при скалывании по клеевому слою. В табл. 3 приведены показатели предела прочности при изгибе и растяжении фанеры общего назначения. Предел проч­ности при изгибе ДСП (марок П-А, П-Б, толщиной от 8 до 30 мм) не менее

12. .18 МПа, при растяжении 0,25...0,35 МПа.

Таблица 3. Прочностные показатели фанеры общего назначения (при влажности 5-10%)

Наименование показателя	Толщи­на, мм	Марка	Значение прочностных показателей для фанеры с внутренними слоями из шпона пород древесины
			береза	ольха, бук, клен, ильм	сосна, листвен­ница, пихта, кедр	липа, осина, тополь
Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев, МПа, не менее:	9-30	ФСФ	60	50	40	30
		ФК	55	45	35	25
Предел прочности при растяжении вдоль волокон, МПа, не менее:	3-6,5	ФСФ ФК	40 30

Для определения предела прочности при статическом изгибе образцы ДСП изготавливают в виде прямоугольного бруска, ДВП — в виде пластин. Длина образцов ДСП должна быть равна 10-кратной толщине плиты, но не менее 250 мм, длина образцов ДВП — 15-кратной толщине (для полутвердых, твердых и сверхтвердых). Припуск для образцов 50 мм. Длина образцов фанеры должна быть равна 15-кратной толщине материала, но не менее 150 мм, ширина 50 мм. При определении предела прочности при растяжении образцы фанеры должны иметь длину 225 и ширину 15 мм.

Комплекс эксплуатационно-технических характеристик древесных материа­лов для покрытий полов обязательно включает показатель истираемости. Напри­мер, для ламинированных досок, пластин в соответствии с европейскими норма­ми (13329) выделяют пять классов истирания. Первый рекомендуется для мате­риалов в спальных, второй — для жилых комнат^третий для лестниц, прихожих, кухонь, гостиничных номеров; четвертый — для небольших офисов, конференц- залов; пятый — для больших офисов, коридоров.

К отрицательным характеристикам древесины относят возможность образо­вания пороков (см. выше), сравнительно высокие гигроскопичность и водопо­глощение, низкую биостойкость, в т.ч. возможность загнивания. Не случайно упомянута стандартная влажность древесных материалов. При увеличении влаж­ности от 8...12 % до 30 % прочность материала снижается в 1,5...2 раза, заметно повышается его теплопроводность.

При изменении влажности происходит усадка или набухание древесины (рис. 33), различные в тангенциальном и радиальном направлениях. Высыхание древесины происходит неравномерно. В результате внутренние напряжения в ма­териале могут вызвать его коробление или даже растрескивание (рис. 34). Нали­чие в древесине определенного количества влаги (обычно более 18...20 %), изме­нение ее количества и перемена температуры создают условия для развития де­реворазрушающих грибов. В соответствии с требованиями стандартов влажность конкретных древесных материалов должна находиться в определенных пределах. Так, например, влажность древесины деталей дверей и окон должна быть 12+3 (наружные, тамбурные двери, коробки окон) или 9+3 % (внутренние двери, створки, фрамуги, форточки). Древесина штучного паркета должна иметь влаж­ность 9+3 %, паркетных досок и щитов — 8+2 %. Доски для покрытия пола, плинтусы, наличники, поручни, обшивки должны обладать влажностью в преде­лах 12±3 %; фанера общего назначения в пределах 5... 10 %, ДСП упомянутых ма­рок 5...12 %, ДВП - 3...12 %.

Влажность древесных строительных материалов в соответствии с требования­ми стандарта определяют путем высушивания образцов в специальных сушиль­ных шкафах и взвешивания образцов до и после высушивания. Для ускорения испытаний рационально использовать современные нейтронные, электро- и элек­тромагнитные влагомеры.

В ряде случаев необходимо принимать во внимание анизотропность свойств древесины — различное сопротивление физико-механическим воздействиям вдоль или поперек волокон материала. Теплопроводность, прочность при сжа­тии, растяжении вдоль волокон древесины заметно превышают аналогичные показатели поперек волокон.

Оценивая эксплуатационно-технические свойства древесных материалов, ар­хитектор должен учитывать, что сравнительно крупные элементы конструкций из древесины, например, клееные балки, арки, фермы, рамы, могут достаточно длительное время сохранять прочность в условиях пожара. Так, при периодиче­ском действии огня и температуре 750 °С конструкции из стали могут деформи­роваться через 15 мин, а конструкции из крупных деревянных элементов в ана­логичных условиях потеряют необходимую прочность через 45 мин.

Современная специальная обработка древесины, в том числе антисептирова­ние, антипирирование, позволяет получать долговечные несгораемые материалы,

Дуб Бук Береза Ясень Каштан Вишня Вяз Клен Сосна Ель

О 0,1 0,2 0,3 0,4

Рис 33. Изменение ширины планок (%) различных пород древесины при изменении влажности на 1 %

Рис. 34. Деформации досок из древесины:

1 — продольная по пласти, 2 — крыловатость, 3 — продольная по кромке, 4 — попереч­ная

объемы применения которых в отечественном строительстве в ближайшие годы должны возрасти.

Эстетические характеристики ряда материалов связаны с цветом, блеском и текстурой соответствующей породы дерева. Указанные эстетические характери­стики зависят от комплекса различных факторов, среди которых следует выде­лить климат и место роста дерева, его возраст, время и условия хранения древе­сины. Более яркая окраска характерна для древесных пород, которые растут в южных районах. Цвет свежего разреза или раскола большинства пород древеси­ны постепенно под влиянием воздуха и света изменяется — становится менее ярким, приобретает более темный оттенок. Блеск различных пород древесины связан с их плотностью и видом разреза или раскола (сердцевинные лучи на­правленно отражают световые лучи).

Текстура древесины целиком определяется характером макроструктуры на конкретном разрезе, а также различием в цвете определенных его участков (рис. 35). Следует подчеркнуть более разнообразную текстуру лиственных пород по сравнению с хвойными.

Текстура хвойных пород характеризуется, прежде всего, хорошо различимы­ми на всех разрезах годичными слоями и заметными переходами по цвету от поздней к ранней древесине. Сердцевинные лучи многочисленны, но очень уз­кие и почти не видны. В древесине сосны, лиственницы, ели, кедра имеются смо­ляные ходы, которые располагаются в поздней части годичных слоев. В древе­сине пихты смоляных ходов нет. Выразительный рисунок из конусообразных

А Б В Г

Рис. 35. Схемы текстуры различных пород древесины:

А — дуб, Б — бук, В — береза, Г — орех, Д — сосна, Е — кедр, Ж — клен, 3 — карагач

линий годичных слоев получается на тангенциальном разрезе. Разнообразие тек­стуры лиственных пород достигается наличием хорошо заметных сосудов — крупных или мелких (Ь зависимости от конкретной породы), разнообразными по размерам и характеру сердцевинными лучами у свилеватой древесины, на­пример карельской березы, у древесины дуба на радиальном разрезе.

Сведения о цвете и текстуре ряда основных пород древесины, используемых в отечественном строительстве, приведены в табл. 4.

Таблица 4. Эстетические характеристики различных пород древесины

Порода древесины	Цвет	Текстура
Хвойные породы
Сосна	Желтоватый или красноватый (ядро — розовое, красноватое, заболонь — желтоватая)	Годичные слои различаются на всех разрезах; резкие переходы по цвету от поздней (красновато-бурая) к ранней древесине (желтовато-белая)
Лиственница	Бурый оттенок (ядро — красновато-бурое, заболонь — буровато-белая)	Годичные слои различаются на всех разрезах; резкие переходы по цвету от поздней (темно-бурая) к ранней древесине (светло-бурая)
Кедр	Розоватый оттенок (ядро — от светло-розового до красно­ватого с желтым оттенком, заболонь — желтовато-белая)	Годичные слои различаются на всех разрезах; постепенный переход по цвету от поздней (желтовато­розовая) к ранней древесине
Ель	Белый с желтоватым оттенком (ядра нет)	Годичные слои различаются на всех разрезах; постепенный переход по цвету от поздней (светло-бурая) к ранней древесине
Пихта	Белый со слабым буроватым оттенком (ядра нет)	Годичные слои различаются на всех разрезах; постепенный переход по цвету от поздней (слабый буроватый оттенок) к ранней древесине
	Лиственные породы
	А. Кольцесосудистые
Дуб	Желтовато-коричневый отте­нок (ядро — желтовато-корич­невое или темно-бурое, забо­лонь — светло-желтая). Харак­терный блеск от серцевинных лучей	Годичные слои хорошо видны на тор­цевом разрезе; серцевинные лучи хо­рошо развиты и видны на всех разре­зах; сосуды мелкие, располагаются радиальными рядами в поздней части годичного слоя
Ясень	Желтоватый оттенок (ядро — светло-бурое; заболонь — желтовато-белая)	Годичные слои хорошо видны; сердце­винные лучи на торцевом разрезе почти не видны; на радиальном разре­зе заметны в виде коротких черточек; сосуды мелкие

См. продолжение

Продолжение табл. 4.

Порода древесины	Цвет	Текстура
Б. Рассеянно-сосудистые (ядра нет)
Береза Липа Осина Бук	Белый с красноватым или желтоватым оттенком Белый со слабым розоватым оттенком Белый со слабым зеленоватым оттенком Красновато-белый	Годичные слои и сосуды различаются плохо, сердцевинные лучи различают­ся только на радиальном разрезе Годичные слои и сосуды различаются плохо, сердцевинные лучи различают­ся на радиальном и поперечном разрезах Годичные слои, сосуды и сердцевин­ные лучи различаются плохо Годичные слои ясно различаются, со­суды мелкие и малозаметные, широкие сердцевинные лучи видны на всех разрезах

Цвет древесины различных пород определяют на свежих разрезах или раско­лах, пользуясь атласом цветов или опорной шкалой цветов. Визуально оценива­ют текстуру и блеск древесины.

При оценке эстетических характеристик конкретных материалов из древеси­ны обращают внимание на возможные пороки и дефекты на лицевой поверхно­сти. Например, на лицевой поверхности паркета не допускаются пороки — про­рость, червоточина, кармашки, засмолки, трещины, заболонные грибные окрас­ки и др.; дефекты обработки — отщепы, сколы, вырывы, задиры, выщербины.

В зависимости от внешнего вида и породы древесины по отечественному стан­дарту паркетные планки могут быть высшей или первой категории качества. Стан­дарт Австрии (83000) предусматривает четыре сорта аналогичных изделий (от выс­шего к низшему): «Эксвизит», «Натур», «Гештрайфт» и «Рустикал». В Германии (стандарт DIN 280) предусматривают применение трех сортов паркетных планок.

К характерным дефектам материалов из древесины относится шероховатость поверхности, которая образуется в результате ее неровностей, наличия ворси­стости отдельных волокон и мшистости. Шероховатость определяется средне­арифметическими максимальными высотами неровностей — от вершины гребня до дна впадины — и визуальной оценкой ворсистости и мшистости. Были уста­новлены 12 классов шероховатости поверхности древесных материалов и изделий. Далее первые цифры обозначают №№ классов, а после тире — среднеарифмети­ческие величины высот неровностей, мкм, не более: 1 — 1 600, 2 — 1 200, 3 — 800,

4. - 500, 5 - 320, 6 - 200, 7 - 100, 8 - 60, 9 - 32, 10 - 16, И - 8, 12 - 4.

Например, шероховатость поверхности пиломатериалов должна быть не бо­лее 1 200 мкм (2 класс). Шероховатость поверхности определяют индикаторны­ми глубиномерами, для более точных измерений пользуются микроскопами и другими приборами. Способ отделки, внешний вид и размеры древесных строи­тельных материалов оценивают визуально и при помощи металлических линеек, рулеток, набора щупов, угломеров, поверочных угольников, индикаторных тол­щиномеров, микрометров.