3.2 Микростроение древесины.

Изучая строение древесины под микроскопом, можно увидеть, что основную ее массу составляют клетки веретенообразной формы, вытянутые вдоль ствола (10.2, 10.3). Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, т. е. поперек основных клеток (клетки сердцевинных лучей).

В древесине лиственных пород имеются мелкие и крупные сосуды, имеющие форму трубочек, идущих вдоль ствола. В растущем дереве по сосудам передвигается влага от корней к кроне. По распределению сосудов в поперечном сечении лиственные породы разделяют на кольцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.) и рассеянно сосудистые (бук, граб, ольха, береза, осина и др.).

У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые трахеидами. У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древесины, расположены смоляные ходы — межклеточные пространства, заполненные смолой.

Крупные полые клетки, стенки которых пронизаны мелкими отверстиями, образуют древесные сосуды в виде овальных трубочек, идущих вдоль ствола Трахеиды весеннего слоя, веретенообразные клетки, вытянутые вдоль ствола, имеют широкую полость и тонкую стенку. Оболочки клеток имеют поры, через которые клетки сообщаются друг с другом

Клетки механической (опорной) ткани. Узкие клетки, вытянутые в длину с заостренными концами и сравнительно толстыми оболочками, образуют древесные волокна, называемые либриформ. Эти элементы равномерно распределены по годичному слою, плотно соединены между собой, что и придает лиственным породам необходимую прочность

Различают запасающие клетки — древесную и сающей ткани лучевую паренхиму. Древесная паренхима состоит из тонкостенных клеток шаровидной или кубической формы, располагающихся в древесине вертикальными рядами: в них создается запас питательных веществ.

В клеточной оболочке содержатся и другие природные полимеры — лигнин и гемицеллюлоза, которые размещаются преимущественно между микрофибриллами, а также небольшое количество неорганических веществ в виде солей щелочноземельных металлов.

Истинная плотность древесины всех деревьев изменяется незначительно, так как древесина состоит в основном из одного вещества — целлюлозы. Среднее значение истинной плотности древесины можно принять равным 1,54 г/см3.

Средняя плотность древесины разных пород и даже древесины одной и той же породы колеблется в весьма широких пределах, поскольку строение и пористость растущего дерева зависят от почвы, климата и других природных условий. У большинства древесных пород в абсолютно сухом состоянии она меньше 1. г/см3.

Пористость древесины изменяется в широких пределах (от 30 до 80 %)

Гигроскопичность и влажность. Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость, обладает огромной внутренней поверхностью, которая легко сорбирует водяные пары из воздуха (гигроскопичность). Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называется равновесной. Она достигается в тот момент, когда упругость паров над поверхностью древесины оказывается равной упругости паров окружающего ее воздуха. Между равновесной влажностью древесины и параметрами окружающего воздуха (относительная влажность и температура) существует зависимость, которая выражается диаграммой (10.6).

По содержанию влаги различают мокрую древесину— с влажностью до 100% и более; свежесрубленную — 35 % и выше; воздушно-сухую—15...20 %; комнатно-сухую — 8...12 % и абсолютно сухую древесину, высушенную до постоянной массы при температуре 103+2 °С. Стандартной принято считать влажность древесины 12 %..

Вода в древесине может находиться в трех состояниях — свободном, физически связанном и химически связанном. Свободная или капиллярная вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточные пространства. Физически связанная или гигроскопическая вода находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде тончайших гидратных оболочек на поверхности мельчайших элементов, слагающих стенки клеток.

Влажность древесины, при которой стенки клеток насыщены водой (предельное содержание гигроскопической влаги), а полости и межклеточные пространства свободны от воды (отсутствие капиллярной воды), называют Е,В% пределом гигроскопической влажности. Для древесины различных пород она колеблется от 23 до 35 % (в среднем 30 %) от массы сухой древесины. Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших элементов в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объем и масса древесины увеличивается, а прочность снижается. Свободная вода, накапливаясь в полостях клеток, существенно не изменяет расстояния между элементами древесины и поэтому не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу, теплопроводность и теплоемкость.

Усушка, разбухание и коробление. Как уже отмечалось, изменение влажности древесины от нуля до предела гигроскопической влажности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон (10.7). Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных пород не превышает 0,1 %, в радиальном направлении — 3...6 %, а в тангенциальном — 7...12 %. Разница в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерность высыхания сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее коробление и растрескивание. Боковые края досок стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев, а наибольшему короблению подвержены доски, выполненные из древесины, расположенной ближе к поверхности бревна, и широкие доски (10.8).

Стойкость к действию агрессивных сред. При длительном воздействии кислот и щелочей древесина медленно разрушается. В кислой среде древесина начинает разрушаться при рН<2. Слабощелочные растворы почти не разрушают древесину. В морской воде древесина сохраняется значительно хуже, чем в пресной (речной, озерной). В воде большой биологической агрессивности стойкость древесины низкая.