ЛЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Древесина — высокопористый продукт живой природы, отлича­ющийся специфическим волокнистым строением, предопределяющим своеобразие ее физико-механических свойств, широкое и многооб­разное использование в различных отраслях народного хозяйства.

Благодаря этим свойствам лесные материалы, а также изделия и конструкции на их основе могут достаточно долго работать в различ­ных условиях эксплуатации.

К положительным, свойствам древесины относится высокая ме­ханическая прочность и одновременно с этим легкость, что позволяет отнести ее к эффективным материалам с достаточно высоким коэффициентом конструктивного качества.

Древесина способна поглощать ударные нагрузки и гасить вибра­ции, она отличается высокими тепло-, звуко- и электроизоляцион­ными свойствами, химической стойкостью к кислотам и щелочам, легко обрабатывается резательными инструментами, хорошо удер­живает металлические и другие крепления, надежно склеивается и, наконец, обладает естественной декоративностью, что делает ее по­пулярным отделочным материалом.

К отрицательным свойствам древесины относятся анизотроп­ность, т. е неоднородность структуры и свойств в различных на­правлениях по отношению к расположению древесных волокон; повышенная гидроскопичность и водопоглощение, предопределяющие изменение важнейших физико-механических характери­стик за счет неравномерного разбухания; коробления и растрескивания.

Строение и состав

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны. Промышленное значение имеет ствол, так как из него получается от 60% до 90% древесины. Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое не­вооруженным глазом или через лупу, микроструктурой - видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза ствола: по­перечный (торцовый), радиальный, проходящий через ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола (рис.ЛМ-1а).

Рис. ЛМ-1Строение ствола дерева:

а) основные разрезы ствола: 1 - поперечный (торцовый); 2 - радиальный; 3 -тангенциальный; б) строение ствола дерева на поперечном разрезе: 1 -кора; 2 - камбий; 3 - луб; 4 - заболонь; 5 - сердцевина; 6 - сердцевинные лучи.

Макроструктура

При рассмотрении разрезов ствола дерева невооруженным глазом или через лупу можно различить следующие основные его части: сердцевину, кору, камбий и древесину (рис. ЛМ-2).

Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связан­ных друг с другом. Сердцевина совместно-с древесной тканью перво­го года развития дерева образует сердцевинную трубку. Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность.

Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка или кожица и пробковая ткань защищают дерево от вред­ных влияний среды и механических повреждений. Луб проводит пи­тательные вещества от кроны в ствол и корни.

Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток - камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большем объеме - клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осе­нью, поэтому древесина ствола (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических, так называе­мых, годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каж­дое годичное кольцо состоит их двух слоев: (весенней) древесины, образовавшейся весной или в начале лета, и поздней (летней) древе­сины, которая образуется к концу лета. Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина бо­лее темного цвета, менее пориста и обладает большей прочностью, так как состоит из мелкополостных клеток с толстыми стенками.

В процессе роста дерева стенки клеток древесины внутренней час­ти ствола, примыкающей к сердцевине, постепенно изменяют свой состав и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных - дубильными веществами. Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается и она становится более прозрачной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых клеток, называют у некоторых пород ядром, у других - спе­лой древесиной. Часть более молодой древесины ствола ближе к ко­ре, в которой еще изменяются живые клетки, обеспечивающие пере­мещение питательных веществ от корней к кроне, называют заболонью. Эта часть древесины имеет большую влажность, относительно легко загнивает, малопрочна, обладает большей усушкой и склонно­стью к короблению.

Породы, у которых ядро отличается от заболони более темной ок­раской и меньшей влажностью, называют ядровыми (сосна, лист­венница, дуб, кедр и др.). Породы, у которых центральная часть ство­ла отличается от заболони только меньшей влажностью, называют спелодревесными (ель, пихта, бук, липа и др.). Древесные породы, у которых нельзя заметить значительного различия между центральной и наружной частями древесины ствола, носят название забеленные породы (береза, клен, ольха, осина и др.).

В древесине всех пород располагаются сердцевинные лучи, ко­торые служат для перемещения влаги и питательных веществ в попе­речном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под микро­скопом. Древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается при высыхании.