1. Древесина – ценный конструкционный строительный ма- териал, продукт лесов, запасы которого постоянно возобновля- ются. Конструкции из дерева относятся к классу легких строи- тельных конструкций, применение которых является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ус- корения строительного производства. Дерево как строительный материал имеет много досто- инств, среди которых можно отметить, в первую очередь, не- большую массу элементов, оказывающую влияние на уменьше- ние транспортных расходов и снижение стоимости монтажа, а также обеспечивающую более экономное проектирование та- ких элементов, как фундаменты, стены и столбы, элементы кар- каса и пр. Другим важным достоинством дерева является удобо- обрабатываемость. К недостаткам, ограничивающим применение деревянных конструкций, относятся: опасность загнивания и возгорания, растрескивание и др. Но они не могут считаться неустранимы- ми, т. к. современные средства защиты и выполнение требова- ний строительной профилактики позволяют полностью избавить древесину от указанных выше недостатков.

деревянные конструкции имеют свою широкую предпочтительную область применения с учетом их возможностей и особенностей. Основными областями рационального применения деревянных конструкций в современном строительстве являются: – здания и сооружения лесопильно-деревообрабатывающей промышленности(лесопильные, деревообрабатывающие, мебельные цехи, складские помещения и т. п.); – здания общественного назначения (летние театры, спортивные залы, выставочные павильоны и т. п.)– малоэтажное сельское и поселковое строительство; – производственные здания предприятий химической промышленности (склады минеральных удобрений, объекты по производству химически агрессивных материалов и др.); – объекты рассредоточенного строительства (сельскохозяйственные здания, автодорожные мосты, эстакады, опоры ЛЭП и др.); – подсобно-вспомогательные здания промышленных пред- приятий различных областей народного хозяйства (сборочные, ремонтные, механические мастерские и т. п.). – сборно-разборные контейнерные здания для формирования вахтовых комплексов нефтяников, геологов, газовиков и др.; – мансардное строительство.

2. При постоянной температуре и влажности воздуха влажность древесины будет стремиться к определенной величине, которая называется устойчивой влажностью. Этой влажности древесина может достигнуть, либо поглощая влагу из воздуха (сорбция), либо отдавая ее в воздух (десорбция). Устойчивую влажность, практически одинаковую при сорбции и десорбции, называют равновесной влажностью.

Влажность – это процентное содержание свободной и связанной воды в порах древесины. Наибольшую влажность имеет сплавная древе-сина (W = 200 %). Свежесрубленная древесина имеет влажность до 100 %.

Предел гигроскопичности (30 %) – максимальное количество связанной влаги. Дальнейшее увеличение влажности может происходить только за счет свободной влаги, т.е. заполнением пустот в древесине.

При изменении влажности от 0 до 30 % объем древесины увеличивается, происходит разбухание, снижение влажности в этих пределах уменьшает ее размеры, происходит усушка.

При увеличении влажности более 30 %, когда влага занимает все полости клеток древесины, дальнейшего разбухания не происходит.

вдоль волокон)

где w – влажность древесины образца в момент испытания, %

α = 0,03...0,05 – поправочный коэффициент.

Влажность оказывает значительное влияние на свойства древесины, которые обыденно меняются под воздействием влаги. А в ряде случаев влажность определяет пригодность древесины для тех или иных строительных целей.

В зависимости от степени влажности древесина делится на: мокрую — длительное время находившуюся в воде, ее влажность выше 100%; свежесрубленную — влажность 50—100%; воздушно-сухую — долгое время хранившуюся на воздухе, влажность 15—20%; комнатно-сухую — влажность 8—12%; абсолютно сухую — влажность 0%. Влажная древесина труднее поддается отделке, но лучше гнется.

Из древесины неограниченно высокой влажности можно из­готовлять только конструкции, постоянно соприкасающиеся с водой. Из древесины влажностью до 40 % можно изготовлять конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, не завися­щие от усушки; влажностью до 25 % — конструкции, эксплуа­тируемые в помещениях с повышенной влажностью и соприка­сающиеся с грунтом. Из древесины влажностью до 20 % можно изготовлять также неклееные конструкции, эксплуатируемые в любых условиях, а влажностью 8...12 %—любые конструкции, в том числе клееные. В процессе уменьшения или увеличения влажности до 30 % за счет гигроскопической влаги в оболочках клеток размеры деревянных элементов уменьшаются или увеличиваются. Про­исходит усушка или разбухание, которые тем больше, чем боль­ше плотность древесины. Наибольшие усушка и разбухание происходят поперек волокон, перпендикулярно годичным слоям и достигают 4 %, а в тангенциальном направлении — параллельно годичным слоям и достигают 10 %. Наименьшие усушка и раз­бухание, не превосходящие 0,3 %, происходят вдоль волокон. При дальнейшем увеличении влажности сверх 30 % за счет свободной влаги усушка и разбухание не происходят. Высыхание деревянного элемента и развитие деформаций усушки происходят неравномерно от поверхности к центру. Этот факт, а также разница величин радиальной и тангенциальной усушки приводят к возникновению значительных остаточных напряжений растяжения в наружных и сжатия во внутренних частях элемента поперек волокон и в результате к короблению и растрескиванию древесины. Коробление бывает продольным и поперечным. Поперечное коробление проявляется в форме превращения квадратного сечения бруса в прямоугольное или ромбическое, а прямоуголь­ного сечения доски — в желобчатое, изогнутое в сторону наружных годовых колец. Продольное коробление проявляется в форме выгиба досок по длине, а наличие наклона волокон по длине в доске приводит к тому, что она принимает винтообраз­ную форму.

В древесине различают две формы воды: связанную и свободную. Связанная вода находиться в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и межклеточных пространствах. Связанная вода удерживается в основном физико-химическими связями, изменение её содержания существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода, удерживаемая токмо механическим связями, удаляется легче, чем связанная вода, и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.

усушка и разбухание древесины происходят при изменении ее влажности. С увеличением влажности уменьшается прочность древесины. Существенное влияние на прочность древесины оказывает токмо связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. При увеличении количества связанной влаги прочность древесины уменьшается (особенно при влажности 20-25%). А электропроводность древесины, наоборот, значительно повышается при насыщении ее влагой. При полном удалении влаги из деревянных изделий (усушке) может произойти их растрескивание и потеря формы. В качестве защитных мероприятий, предупреждающих негативное влияние влаги, древесину пропитывают антисептиками, а изделия из нее покрывают лаками, красками, тонкими полимерными пленками. 

Физические свойства древесины

Цвет древесины обусловлен климатом, составом почвы, возрастом дерева, его породой и т. д. Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, красящие, смолистые вещества и окислы этих веществ.

Блеск древесины — это способность отражать световой поток с поверхности в определенном направлении. Блеск зависит от плотности древесины, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Светлая и более плотная древесина обладает большим блеском, что придает текстуре древесины особую красоту.

Запах древесины зависит от количества эфирных масел, смол и дубильных веществ. Древесина только что срубленного дерева или сразу после ее механической обработки обладает сильным запахом, у хвойных пород более сильный запах, чем у древесины лиственных пород.

Текстура древесины — это естественный рисунок древесных волокон на обработанной поверхности, обусловленный особенностями ее строения (рис. 1). Текстура зависит от расположения древесных волокон на разрезе ствола, видимости годовых слоев, цветовой гаммы древесины, количества и размеров сердцевинных лучей. Декоративные породы: орех, красное дерево, дуб обладают красивыми текстурой и цветом, а также блеском.

Рис. 1. Текстура древесины сосны на трех разрезах: а — на поперечном; б — радиальном; в — тангенциальном

Плотность древесины — это отношение её массы к объему, измеряемой в г/см3 или кг/м3. Плотность зависит от влажности, породы, возраста и условий роста древесины. Средняя плотность древесины зависит от влажности и пористости породы. Влажность древесины существенно влияет на ее физико-механические свойства и в ряде случаев определяет ее пригодность.

Вода в древесине может находиться в трех видах: в свободном состоянии, гигроскопическом и химически связанном. Свободная, или капиллярная, вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточное пространство; гигроскопическая вода находится в стенках клеток и химически связанная вода входит в химический состав веществ.

По степени влажности древесину подразделяют на мокрую, свежесрубленную, воздушносухую, комнатносухую и абсолютно сухую. Мокрая древесина имеет влажность свыше 100%, свежесрубленная древесина — 35% и выше, воздушносухая древесина — 15-20% , комнатносухая древесина — 8-12% и абсолютно сухая древесина — 0%.

За стандартную влажность древесины условно принята влажность, равная 12%,Содержание воды в древесине изменяется вследствие ее гигроскопичности и влагоотдачи.

Гигроскопичность древесины - способность древесины поглощать из воздуха парообразную воду. Противоположная характеристика гигроскопичности — влагоотдача — способность древесины отдавать воду в окружающую среду. Гигроскопичность и влагоотдача зависят от температуры и относительной влажности воздуха.

Состояние древесины, когда в ней содержится только гигроскопическая вода и отсутствует капиллярная, называется точкой насыщения волокон, или пределом гигроскопичности. Для разных пород деревьев она составляет 25-35%.

Усушкой называют уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании.Усушка не происходит при испарении свободной и начинается только при удалении гигроскопической воды. Усушка древесины в различных направлениях неодинакова. Вдоль волокон она составляет 0,1-0,3%, в радиальном направлении — 3-6 и в тангенциальном — 7-12%. Объемная усушка, выражаемая коэффициентом объемной усушки, составляет 0,2-0,75%.