Закомелистость древесины чем опасен для строительных изделий
Можно ли использовать в строительстве древесину с дефектами?
Пороки древесины бывают как «врожденные», так и приобретенные — при хранении или в ходе механической обработки. ГОСТ насчитывает 181 видимый дефект древесины, и тут встает вопрос: в каких случаях она остается пригодной для использования в строительстве?
Согласно ГОСТ 2140-81 «Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения», все дефекты подразделяются на следующие обширные группы:
Сучки, то есть основания растущих из ствола ветвей, портят рисунок древесины, вызывая искривление волокон и нарушая ее однородность, а также из-за своей высокой твердости (особенно это касается темных, или роговых, сучков) затрудняют обработку заготовок режущим инструментом. От количества, размера и качества сучков во многом зависит сортность материала и технические условия его применения, поскольку наличие сучков так или иначе приводит к снижению механической прочности древесины.
Сучки оказывают большее влияние на прочность досок, нежели на деревянные заготовки круглого сечения
Трещины (продольные разрывы) — это результат внутренних напряжений, превышающих прочность древесины на растяжение поперек волокон. Самая частая причина их появления — экстремальная или неравномерная усушка. Трещины значительно снижают прочность материала, а также его устойчивость к разрушительному воздействию влаги, вредоносных микроорганизмов и насекомых.
Мелкие трещины можно устранить, просто состругав их или зашпаклевав обычным ремонтным составом для дерева. Для заполнения глубоких разрывов потребуется особый герметик с повышенной прочностью на сжатие, применяемый при заделке межвенцовых швов. Только такой состав способен выдержать нагрузки от осадочных и температурно-влажностных деформаций древесины.
Грибковые поражения. Сюда относятся плесень, различные виды гнили, побурение, синева и многие другие пороки древесины, являющиеся следствием паразитирования микроорганизмов. Одни из них (деревоокрашивающие грибы) вызывают только изменение цвета материала, а другие (дереворазрушающие), помимо этого, приводят еще и к серьезному ухудшению его физико-механических свойств, в конечном итоге превращая древесину в труху.
В данном случае вынести вердикт, пригоден ли пило- или лесоматериал для строительства, может только опытный специалист. Но так или иначе, единственный метод борьбы с грибковыми поражениями — незамедлительная и тщательная обработка дерева специальными защитными препаратами: антисептиками, фунгицидами, биоцидами.
Еще до начала строительства материал необходимо пропитать транспортным антисептиком, который обеспечит дереву защиту на время проведения работ. Если на древесине уже имеются такие безобидные признаки поражения, как пятна синевы, их несложно удалить хлорными или кислородосодержащими отбеливающими средствами.
Важно понимать: даже если дом построен из «здоровой» древесины, она все равно нуждается в обязательной периодической (в среднем раз в 5 лет) обработке против грибов, плесени и других биовоздействий.
Пороки древесины и дефекты обработки
Каждый вид пиломатериалов (будь то доска, брус, вагонка, блок-хаус, брусок…) разделяется на сорта. Зависит такое разделение от наличия на поверхности либо в структуре изделий тех или иных пороков, негативно влияющих на прочностные характеристики и внешний вид, снижающих качество материала, ограничивающих сферу его использования.
Пороки древесины – общее понятие, включающее в себя различные, отличающиеся от нормы, особенности структуры дерева, заражение пиломатериалов грибками или насекомыми, а также брак, возникающий в процессе распиловки, хранения сырья и готовой продукции.
Пороки делят на основные две группы:
Первичные пороки – это природные дефекты, образующиеся еще при росте и развитии дерева. Вторичные – брак в результате неправильной распиловки сырья, несоблюдения правил складирования и хранения пиломатериалов. Сортность, а, значит, и цена древесины напрямую зависят от характера, количества, размера тех или иных пороков. Выделяют девять их групп (по ГОСТу 2140-81);
СУЧКИ
4. Степень срастания с древесиной:
ТРЕЩИНЫ
Так называются разрывы в структуре древесины вдоль волокон, возникающие в результате воздействия внутренних напряжений. Выделяют четыре основных типа трещин, в зависимости от причин их образования:
Трещины могут располагаться в пиломатериалах в разных местах, по этому параметру их разделяют на торцовые и боковые (могут выходить на торцы). Также различают неглубокие трещины – меньше одной десятой толщины изделия, глубокие – больше одной десятой и сквозные – выходят на две боковые стороны либо на оба торца.
Наличие трещин является одним из основных факторов снижения сорта пиломатериалов. Этот порок влияет на ухудшение прочностных характеристик. Кроме того, через трещины вглубь древесины могут проникнуть грибные споры, влага, насекомые – что приведет к частичному, а иногда и полному разрушению деревянных конструкций.
Изменение формы ствола и внутренней структуры
Изменения формы ствола развиваются как результат неблагоприятных условий произрастания, бывают они разных видов:
Изменения внутреннего строения древесины проявляются в форме неправильного расположения годичных слоев или древесных волокон. Они могут быть такие:
Эти первичные пороки при обработке пиловочника (распиловка, лущение) значительно увеличивают процент отходов, они также являются причиной возникновения радиального наклона волокон в готовых пиломатериалах. Кроме того, древесина с измененной структурой тяжело поддается обработке, приводит к образованию мшистых\ворсистых поверхностей – это влияет на качество и внешний вид изделий, значительно снижая их сорт.
ХИМИЧЕСКИЕ ОКРАСКИ
Первичный порок, связанный с окислением дубильных веществ. Проявляется в виде ненормально окрашенных по цвету участков срубленной древесины. Такие участки обычно наблюдаются в поверхностных слоях, при высыхании древесины они выцветают. Химические окраски могут быть разными – желтизна, дубильные потеки, потемнения.
Грибные поражения и биологические повреждения
Различают такие основные виды грибных поражений:
Из всех вышеописанных типов грибных поражений особую опасность для древесины представляют гниль и побурение. Именно эти пороки, вызывающиеся дереворазрушающими грибами, приводят к полному разрушению структуры и, как следствие, прочность пиломатериалов сводится на нет.
Биологические поражения возникают, когда в дереве заселяются различные вредоносные насекомые (жук древоточец, термиты) либо бактерии, водоросли. В процессе их жизнедеятельности нарушается целостность структуры, что крайне ограничивает практическое использование пиломатериалов.
Сегодня существует большой выбор высокоэффективных средств антисептической защиты древесины, которые при своевременном и правильном их использовании позволяют успешно бороться с грибными и биологическими повреждениями – причем возможна и профилактика, и лечение.
ДЕФЕКТЫ ОБРАБОТКИ
Вторичные пороки, возникающие в результате неправильной\непрофессиональной работы с пиловочником. Как следствие, получаются бракованные пиломатериалы, сортность их соответственно сильно снижается. К основным дефектам обработки относят:
В отдельную группу дефектов обработки (вторичных пороков) выделяют покоробленность. Это изменение формы пиломатериалов, возникающее при распиловке, естественной сушке либо неправильном хранении. Покоробленность может быть:
В отдельную группу вторичных пороков древесины также выделяются инородные включения. Встречаются они редко и означают присутствие в пиловочнике инородных предметов (проволока, гвоздь, камень, пуля и т.п.). Такие дефекты сильно затрудняют обработку, а в некоторых случаях (при несвоевременном их обнаружении) могут привести к поломке инструмента и даже к серьезным травмам работающего с ним персонала.
Пороки пиломатериалов: виды, характеристика, фото
Пилопродукция активно применяется во многих сферах. Ее используют в строительстве домов, машиностроении, промышленности. Она является важным элементом многих конструкций. Дефекты и пороки пиломатериалов – нормальное явление, но лишь в пределах допустимых значений. Их количество и тип определяют сортность материала.
Важность знания пороков и дефектов пилопродуктов
Сложно найти идеальный на вид пиломатериал. Но, если одни изъяны особо не влияют на эксплуатационные характеристики продукта, то другие заметно снижают его прочность, качество, ограничивая сферу применения.
Недобросовестные продавцы на рынке встречаются часто. Они предлагают под видом качественного пилопродукта бракованные и непригодные к использованию для нужных работ изделия. Соответственно, устанавливают завышенные цены. Из такого материала не получится создать высокопрочную и долговечную конструкцию. Поэтому надо быть бдительным, знать пороки и дефекты пиломатериалов, их характеристики, воздействие на прочность и прочие эксплуатационные свойства, допустимые нормы.
Чем пороки отличаются от дефектов
Некоторые думают, что пороки и дефекты – это синонимы. Но значение этих терминов разное. Надо понимать, чем отличаются дефекты от пороков древесины.
Пороки древесины – это природные, естественные повреждения, которые возникают в условиях произрастания (при ухудшении климата, почвенного состава), а также при эксплуатации и хранении. Пороки деревьев нарушают целостность и однородность пилопродукции. Они снижают прочностные характеристики. Также пороки пиломатериала затрудняют его обработку.
Существуют первичные и вторичные пороки древесины. Первичные образуются в процессе роста и развития дерева, а вторичные – во время обработки изделия.
Дефекты древесины – это различные ее механические повреждения искусственного происхождения. Они образуются в результате воздействия на изделие различных механизмов и инструментов при обработке, сортировке, заготовке, транспортировке. Дефекты пиломатериалов снижают их качество.
Какие бывают изъяны у деревьев
Пороков и дефектов древесины очень много. Они отличаются видом, степенью выраженности. Полезно знать виды пороков древесины и уметь их различать. Это поможет в определении качественных характеристик изделия.
Виды дефектов и пороков древесины (по ГОСТу 2140-81):
Все дефекты и пороки древесины снижают ее качество. Но найти дерево без подобных изъянов очень трудно.
Пороки внутреннего строения
Всего насчитывается около 48 пороков строения дерева. Но не все из них снижают качество изделий и их пригодность для применения в строительных или ремонтных целях.
Наиболее часто встречаемые пороки древесины:
Также к дефектам строения относятся засмолок, водослой и т.п. Прочность пилопродукции и ее эксплуатационные качества снижают глазки, крень и завитки. Механическую обработку усложняют кармашки. Внешний вид изделия портят все пороки.
Пороки формы ствола
Дефекты ствола дерева бывают разными. ГОСТом 2140-81 определены следующие:
Сучки
В зависимости от того, где расположен сучок на дереве, он может быть:
По степени срастания с тканями дерева данный порок делится на три таких вида:
Трещины
Трещины древесины – это разрывы в ее структуре вдоль волокон. Трещины в древесине возникают в результате сильных внутренних напряжений.
Виды трещин в древесине:
Такие пороки древесины как трещины могут быть в разных местах пиломатериала. Поэтому их делят на боковые и торцовые. В любом случае такой дефект на дереве снижает его прочностные характеристики.
Покоробленность
Покоробленность древесины – это изменение ее формы в результате обработки, хранения, сушения. Измеряется разными способами. Иногда достаточно визуального осмотра. Для получения точных данных используются специальные аппараты. Сегодня определяют покоробленность древесины акустическими, магнитными, фотоэлектрическими, рентгеноскопическими методами.
Химические окраски
Встречаются такие пороки как химические окраски нередко. Бывают они первичными и вторичными. Первые связаны с окислением дубильных веществ. Проявляются в наличии потемневших, пожелтевших зон на срубе. Подобные участки выцветают при высыхании. Вторичные пороки деревьев провоцируют гниль, плесень, грибки. Они приводят к разрушению структуры дерева.
Дефекты обработки
Дефекты обработки дерева являются вторичными пороками. Они появляются из-за непрофессионализма человека, работающего с пиловочником. Дефекты обработки древесины снижают ее сортность.
Пороки обработки древесины могут быть такими:
Если пороки пиломатериала, появившиеся в результате неправильной его обработки, незначительные, изделие соответствует ГОСТу, тогда его можно применять в нужной сфере.
Биологические повреждения
Это болезни древесины, вызванные деятельностью грибков и насекомых или животных вредителей. Такие повреждения могут привести к полной гибели растения и непригодности его использования в качестве пиломатериала. К счастью, болезнь древесины можно предупреждать и лечить.
Распространенные биологические повреждения:
Во избежание появления биологических повреждений деревья нужно обрабатывать антисептическими и инсектицидными средствами.
Влияние пороков древесины на качество древесины
Пороки и качество древесины взаимосвязаны. Все пороки древесины ухудшают внешний вид изделия. Но не все нарушают структуру и снижают прочностные характеристики. Важно понимать, как влияют те или другие пороки древесины на качество изделий.
Если наблюдается сучковатость древесины, то надо обратить внимание на качество сучков. Гнилые элементы негативно отражаются на свойствах материала. Большое количество таких дефектов может стать причиной полной выбраковки пилопродукта.
Биологические дефекты и повреждения деревянных конструкций часто делают изделия непригодными для использования. Сильно пораженные грибком, насекомыми пилопродукты ГОСТ применять запрещает.
Вот какие пороки древесины затрудняют ее обработку:
Все допустимые пороки пиломатериалов приведены в ГОСТах. В таких документах можно посмотреть дефекты вагонки, доски и брусков.
Взаимосвязь породы дерева и дефектов, пороков
Породы и дефекты древесины связаны. Есть деревья, подверженные тем или другим порокам. Например, у лиственных пород часто встречается тяговое строение. Подобные дефекты характерны для дуба, ясеня. У них они отчетливо видны на радиальных участках. Также у лиственниц нередко наблюдается свилеватость.
Часто встречающиеся пороки хвойной древесины:
Характерные пороки для дуба и прочих лиственных деревьев:
Таким образом, пиломатериалы могут иметь разные изъяны. Важно в них разбираться. При выборе пилопродукта рекомендуется внимательно его осматривать. Обнаруженные изъяны следует соотносить с нормами, приведенными в ГОСТах. Тогда получится определить сортность и приобрести подходящий продукт по характеристикам, качеству и цене, избежать обмана со стороны реализатора.
Справочник | Лесоматериалы | Деревянное строительство
Вы здесь
Пороки древесины
 |
| Разновидности сучков: а — круглый; б — овальный; в — продолговатый; г — пластевой; д — кромочный; е — ребровый; ж — сшивной; з — групповые; и — разветвленные |
 |
 |
 |
 |
| Измерение сучков в пилопродукции и строганом шпоне |
 |
| Типы трещин в древесине: I — пластевые; II — кромочные; III — торцевые; а — метиковые; б — морозные; в — трещины-усушки; г — отлупные |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
| Виды коробления пиломатериалов: а, в — изменение формы поперечного сечения брусков с различным расположением слоев на торце; б — то же, досок (серцевинной и боковой); г — продольная покоробленность; д — крыловатость. |
Изменения внешнего вида, нарушения правильности строения, целостности тканей и другие недостатки, снижающие качество древесины и ограничивающие возможности её практического использования, называются пороками древесины.
Согласно ГОСТ 2140-81 все пороки разделены на девять групп:
В каждую группу входят несколько видов пороков, для некоторых пороков указаны их разновидности. Часть пороков характерна только для круглых лесоматериалов (брёвен и др.), другие пороки свойственны только пилопродукции (доскам, брусьям, заготовкам) или шпону. Есть пороки, которые встречаются у двух или всех трёх классов сортиментов.
Сучки
В пилопродукции и строганом шпоне размеры сучков определяют одним из двух способов:
С увеличением размера сучков модули упругости при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе снижаются, а при растяжении и сжатии поперёк волокон в радиальном и тангенциальном направлениях сильно возрастают в связи с большей жёсткостью древесины самих сучков.
Трещины
Трещины — это продольные разрывы древесины, которые образуются под действием внутренних напряжений, достигающих предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон.
Метиковые трещины представляют собой внутренние радиальные трещины в стволах деревьев. Встречаются они у всех пород, особенно часто у сосны, лиственницы, бука преимущественно в перестойных древостоях. Протяженность трещины по стволу достигает 10 м и более, иногда трещина от комля доходит до живой кроны. В круглых лесоматериалах метиковые трещины заметны только на торцах (лучше на комлевых), так как, начинаясь от сердцевины, они до коры не доходят и на боковой поверхности не видны. В пиломатериалах эти трещины обнаруживаются как на торцах, так и на боковых поверхностях. Простой называется метиковая трещина (или две трещины, направленные по одному диаметру торца), расположенная в одной плоскости по длине сортимента. Сложными называются две или несколько трещин, направленных на торце под углом друг к другу, а также одна или две трещины, направленные по одному диаметру, но из-за спирального расположения волокон находящиеся не в одной плоскости. Метиковые трещины возникают в процессе роста дерева. Существует мнение, что трещины образуются и при валке дерева от ударов о землю. При высыхании древесины размеры трещины увеличиваются. Метиковые трещины представляют собой не сплошные, а прерывистые разрывы по длине сортимента.
Отлупные трещины — это отслоения (по годичному слою) древесины внутри ядра или спелой древесины стволов растущих деревьев; встречаются у всех пород. Отлуп можно обнаружить в круглых лесоматериалах только на торцах в виде дугообразных (не заполненных смолой) или кольцевых трещин, в пиломатериалах — на торцах в виде трещин-луночек, а на боковых поверхностях в виде продольных трещин или желобчатых углублений. До сих пор причина появления отлупных трещин точно не установлена. Отлупные трещины образуются в местах резкого перехода мелкослойной древесины в крупнослойную. Возникновение отлупа может быть связано с образованием внутренней гнили, а у сосны и у лиственных пород — водослоя.
Морозные трещины представляют собой наружные продольные разрывы древесины стволов растущих деревьев лиственных (реже хвойных) пород; распространяются вглубь ствола по радиальным направлениям. Они образуются при резком снижении температуры зимой. На них похожи старые трещины, возникшие от удара молнии. На поверхности ствола этот порок имеет вид длинной открытой трещины, часто с валиками разросшейся древесины и коры по краям. Морозные трещины располагаются в комлевой части ствола. В круглых лесоматериалах морозные трещины хорошо заметны на боковой поверхности и торцах; снаружи они имеют наибольшую ширину, уходят вглубь древесины (часто до сердцевины), постепенно суживаясь. В пиломатериалах они обнаруживаются в виде длинных радиальных трещин с уширенными около них годичными слоями.
Трещины усушки возникают в лесоматериалах под действием внутренних сушильных напряжений. Трещины распространяются от боковой поверхности вглубь сортимента по радиальным направлениям. От метиковых и морозных трещин они отличаются меньшим протяжением по длине сортимента (обычно не более 1 м) и меньшей глубиной. Эти трещины могут появляться на торцовых поверхностях круглых сортиментов и пиломатериалов из-за неравномерности просыхания их по длине. В конечной стадии сушки пиломатериалов крупного сечения (чаще лиственных пород) иногда появляются внутренние трещины (свищи), которые обнаруживаются при раскрое сортиментов.
Боковые трещины измеряют по глубине сортимента в миллиметрах, а по длине — в сантиметрах или соответственно в долях толщины и длины сортимента. Для измерения глубины пользуются тонким стальным щупом. Торцовые метиковые, отлупные и морозные трещины в круглых лесоматериалах измеряют по наименьшей толщине сердцевинной доски или диаметру окружности, в которую они могут быть вписаны, или по наименьшей ширине неповрежденной периферической зоны торца. Торцовые трещины усушки в круглых лесоматериалах измеряют по глубине. В пилопродукции торцовые трещины измеряют по протяжённости на торце в миллиметрах или в долях той стороны сортимента, на которой их проекция больше. Отлупные торцовые трещины в пилопродукции измеряют по хорде, а если трещина занимает более половины окружности годичного слоя — по диаметру. В шпоне трещины измеряют по длине, а разошедшиеся трещины — и по ширине; учитывают количество трещин на 1 м ширины листа.
Наименьшее снижение прочности из-за трещин наблюдается при сжатии вдоль или поперёк волокон, наибольшее — при растяжении поперёк волокон, если трещина расположена в плоскости, перпендикулярной направлению действия усилия, а также при скалывании, если трещина совпадает с плоскостью скалывания. При изгибе наибольшее отрицательное влияние оказывает трещина, перпендикулярная направлению изгибающего усилия и расположенная в нейтральной плоскости. Здесь нормальные напряжения отсутствуют, но касательные напряжения максимальные и снижение прочности пропорционально уменьшению площади, работающей на скалывание. По данным, трещины не оказывают влияния на модуль упругости при растяжении и сжатии вдоль волокон, но сильно снижают модуль упругости при статическом изгибе в том случае, когда плоскость трещины перпендикулярна направлению изгибающего усилия.
Трещины — один из главных факторов снижения прочности сортиментов, применяемых в строительстве. Ограничения в допуске трещин объясняются также и тем, что они способствуют проникновению влаги и спор грибов вглубь сортимента.
Пороки формы ствола
Сбежистость. Для всех стволов деревьев характерно постепенное уменьшение диаметра в направлении от комля к вершине (сбег). Если на каждый метр высоты ствола (длины сортимента) диаметр уменьшается более чем на 1 см, то такое явление считается пороком — сбежистостью. Сбежистость измеряют как разность между комлевым и вершинным диаметрами у круглого сортимента (в комлевых брёвнах нижний диаметр измеряют на расстоянии 1 м от комлевого торца), а у необрезных пиломатериалов — между шириной комлевого и вершинного конца. Полученную разность относят к общей длине сортимента и выражают в сантиметрах на 1 м или в процентах.
Стволы лиственных пород более сбежисты, чем хвойных. Сильно сбежистые стволы у деревьев, выросших на свободе или в редком древостое. Чем выше бонитет насаждения, тем стволы полнодревеснее, т.е. менее сбежисты. Наименьшая сбежистость характерна для сортиментов, выпиленных из средней части ствола, наибольшая — из вершинной. Сбежистость увеличивает количество отходов при распиловке сортиментов и их лущении и косвенным образом влияет на прочность, так как становится причиной появления в пиломатериалах порока — радиального наклона волокон.
Закомелистость. Это такой случай сбежистости, когда наблюдается резкое увеличение диаметра в нижней части ствола; диаметр круглых лесоматериалов или ширина необрезной пилопродукции у комлевого торца более чем в 1,2 раза превышает диаметр (ширину) сортимента на расстоянии 1 м от этого торца.
Округлой закомелистость называется в том случае, если поперечное сечение комлевой части имеет форму, близкую к окружности. Ребристая закомелистость характеризуется многолопастной формой поперечного сечения. На боковой поверхности сортимента видны продольные углубления.
Закомелистость измеряют как разность диаметров (для необрезных пиломатериалов — ширин) комлевого торца и сечения на расстоянии 1 м от него. При ребристой закомелистости допускается определять разницу между максимальным и минимальным диаметром комлевого торца.
Овальность. Так называется эллипсовидность формы торца круглых лесоматериалов, при которой наибольший диаметр не менее чем в 1,5 раза превышает меньший. Порок измеряют как разность указанных диаметров. Овальность сопровождает крень или тяговую древесину.
Наросты. Так называют местные утолщения ствола. Они могут быть с гладкой или бугристой окоренной поверхностью и спящими почками (капы). Иногда капы можно отличить от сувелей по наличию на них побегов. Наросты образуются в результате неблагоприятного воздействия грибов, бактерий, вирусов, химических агентов, радиации, механических повреждений и т.п. Особенности формирования наростов, обусловленные нарушением ростовых процессов. На продольном разрезе сувеля годичные слои изогнуты и повторяют наружные очертания нароста. Для капов характерно свилеватое строение древесины. У хвойных пород образуются преимущественно сувели, у лиственных — наросты обоих типов. Свилеватость древесины капов и наличие в ней многочисленных следов спящих почек создает очень красивую текстуру на разрезах. Особенно декоративна текстура капов грецкого ореха. Прикорневые капы часто достигают значительных размеров.
У ореха и берёзы они могут весить сотни килограмм, а иногда и больше тонны. На стволах карельской березы часто образуются шаровидные утолщения с характерной текстурой. Древесина сувелей имеет большую усушку вдоль волокон (от 0,5 до 1,0 %), низкий модуль упругости и малую прочность при сжатии вдоль волокон. Древесина капов более плотная и твёрдая, чем нормальная стволовая древесина, и имеет менее выраженную анизотропию. Наросты измеряют по длине и ширине. Они затрудняют использование круглых лесоматериалов и осложняют их переработку, однако древесина капов высоко ценится как материал для художественных поделок и сырьё для облицовочного строганого шпона.
Простую кривизну измеряют как величину стрелы прогиба сортимента в месте его искривления (в процентах от протяжённости искривлённого участка сортимента). При раскряжевке длинного сортимента на короткие кривизна их оказывается меньше примерно во столько раз, на сколько равных частей был разрезан длинный сортимент. Сложную кривизну характеризуют величиной наибольшего искривления, измеряемого так же, как в случае простой кривизны.
Пороки формы ствола увеличивают количество отходов при распиловке и лущении круглых сортиментов и являются причиной появления радиального наклона волокон в пиломатериалах и шпоне.
Пороки строения древесины
Неправильное расположение волокон и годичных слоёв
Наклон волокон. Отклонение волокон от продольной оси сортимента (раньше этот порок назывался косослоем) встречается у всех пород. В круглых лесоматериалах наклон обусловлен природным спиральным расположением волокон; обнаруживается на боковой поверхности по направлению бороздок коры или в окоренных сортиментах по винтовым трещинам. В пилопродукции и шпоне различают две разновидности этого порока — тангенциальный и радиальный наклон. Тангенциальный наклон волокон обнаруживается на тангенциальном разрезе по отклонению направления смоляных ходов, сосудов, сердцевинных лучей, трещин и полосок грибных поражений от продольной оси сортимента.
Если указанные признаки выражены недостаточно чётко, то следует прочертить риски тонким, но не острым инструментом или провести пробное раскалывание вдоль волокон; отклонение риски от продольной оси сортимента или неплоскостность поверхности радиального раскола укажут на наличие порока.
Наклон волокон на тангенциальной поверхности пиломатериалов может не быть связан со спиральным расположением волокон в стволе дерева, а возникнуть в результате распиловки прямо-волокнистой доски (бруса) на мелкие детали при направлении резов под углом к продольной оси исходного сортимента. У такого порока в отличие от природного тангенциального наклона волокон одинаковые углы наклона волокон на противоположных сторонах сортимента.
Радиальный наклон волокон наблюдается при перерезании годичных слоёв на радиальной или близкой к ней поверхности пиломатериала. Указанная разновидность наклона волокон (по старой терминологии — искусственный косослой) получается при распиловке сильно сбежистых, закомелистых и кривых брёвен. Если резы пилы проходят параллельно продольной оси бревна, то годичные слои и, следовательно, волокна на радиальной поверхности пиломатериала оказываются под углом к ребру сортимента. В этом случае на тангенциальной поверхности пиломатериалов, а также на лущёном шпоне видны близко расположенные границы годичных слоёв.
Наклон волокон круглых лесоматериалов измеряют в наиболее типичном месте проявления порока — на боковой поверхности — как отклонение волокон от линии, параллельной продольной оси сортимента, на протяжении 1 м и выражают в процентах или сантиметрах. В комлевых брёвнах наклон волокон измеряют, отступив 1 м от нижнего торца. Допускается измерять порок на верхнем торце по хорде h в сантиметрах или долях диаметра торца. В пилопродукции наклон волокон измеряют как отклонение h на длине l, равной не менее двойной ширины сортимента (в процентах от длины этого участка по продольной оси).
В шпоне тангенциальный наклон измеряют так же, как в пилопродукции, а радиальный наклон — по средней ширине перерезанных годичных слоёв, которые подсчитывают на отрезке длиной 100 мм в том участке тангенциальной поверхности листа, где эти слои расположены наиболее тесно.
Чем больше наклон волокон, тем сильнее снижается прочность древесины. Наибольшее снижение прочности наблюдается при растяжении вдоль волокон, заметно снижается прочность при статическом изгибе; наименьшее влияние оказывает этот порок на прочность при сжатии вдоль волокон. По данным наклон волокон, равный 12%, вызывает снижение предела прочности сосны при сжатии вдоль волокон на 3 %, при статическом изгибе на 11 %, а при растяжении вдоль волокон на 14 %. Модуль упругости также существенно снижается при увеличении наклона волокон, особенно при сжатии вдоль волокон.
Наклон волокон увеличивает усушку сортиментов в продольном направлении и служит причиной образования винтовой покоробленности (крыловатости) пиломатериалов, скручивания столбов. Кроме того, наклон волокон затрудняет механическую обработку древесины и снижает её способность к изгибу.
Свилеватость. Так называется извилистое и беспорядочное расположение волокон, которое встречается чаще всего у лиственных пород.
Волнистая свилеватость выражается в более или менее упорядоченном расположении волнообразно изогнутых волокон и образует характерную струйчатую текстуру. Такое расположение волокон наблюдается преимущественно в комлевой части ствола, особенно в местах перехода ствола в корни.
Путаная свилеватость характеризуется беспорядочным расположением волокон; встречается главным образом в древесине наростов типа капов.
Обычно свилеватость представляет собой местный порок, так как ограничивается отдельными участками древесины, но иногда может обнаружиться на большом протяжении ствола, например, в карельской березе. Согласно исследованиям, для такой древесины характерно наличие крупных ложношироких сердцевинных лучей, содержащих скопления мелких паренхимных клеток. Своеобразный коричневатый узорчатый рисунок обусловливается бурым пигментом, находящимся в клетках ложношироких лучей и участков паренхимы.
Измерив ширину и длину свилеватой части поверхности, устанавливают процент площади поверхности сортимента, занятой пороком. Свилеватость снижает прочность при растяжении, увеличивает ударную вязкость и сопротивление раскалыванию. Механическая обработка свилеватой древесины затруднена. Вместе с тем свилеватость (особенно путаная) создаёт красивую текстуру, которая высоко ценится при использовании древесины в качестве декоративного материала, поэтому свилеватость следует считать условным пороком.
Завиток. Это местное искривление годичных слоёв у сучков и проростей. На боковых поверхностях пилопродукции и в шпоне заметны скобообразные, изогнутые или замкнутые концентрические контуры искривлённых годичных слоёв. Односторонним называется завиток, выходящий на одну или две смежные стороны сортимента, сквозным — выходящий на две противоположные стороны сортимента.
Наибольшее снижение прочности наблюдается при наличии сквозных завитков, находящихся под действием растягивающих напряжений. Завитки снижают также ударную вязкость. Особенно опасны завитки для мелких сортиментов.
Реактивная древесина. В наклонённых и изогнутых стволах и ветвях образуется особая древесина, получившая в мировой ботанической литературе название реактивной. Этот порок возникает под действием силы тяжести, вызывающей перераспределение веществ, стимулирующих или подавляющих ростовые процессы, ветровой нагрузки, напряжений роста, осмотического давления и других факторов.
Крень. Этот порок строения древесины хвойных пород выражается в кажущемся увеличении ширины поздней зоны годичных слоёв. Креневая древесина лишь по цвету напоминает позднюю. Крень образуется преимущественно в сжатой зоне изогнутых или наклонённых стволов, т.е. на нижней, обращённой к земле стороне.
Сплошная крень обнаруживается на торцах стволов, длительно подвергавшихся изгибу, в виде тёмноокрашенного участка, занимающего иногда более половины сечения, которое имеет овальную форму. Сердцевина смещена в сторону участка нормальной древесины. В креневой древесине годичные слои значительно шире, а в пределах каждого годичного слоя переход от светлой к тёмной зоне менее резкий, чем в нормальной древесине. Обычно поверхность креневой древесины более гладкая, чем у нормальной древесины. Сплошная крень чаще наблюдается в комлевой части наклонённых стволов; её можно наблюдать и в растянутой зоне искривлённых стволов, а также в нижней (сжатой) зоне ветвей.
Местная крень возникает при кратковременном изгибе ствола или действии других факторов. На торце ствола она заметна в виде дугообразных участков, захватывающих один или несколько годичных слоев.
На боковых поверхностях пилопродукции и шпона сплошная и местная крень имеет вид тусклых тёмных полос различной ширины. Особенно часто встречается и хорошо заметна крень у спелодревесных пород — ели и пихты; в тёмноокрашенной ядровой зоне лиственницы, сосны, кедра крень видна хуже.
Крень измеряют по ширине и длине занятой ею зоны; можно также определять долю (в процентах) площади стороны сортимента, занятой этим пороком.
Креневые трахеиды имеют округлую форму поперечного сечения; остаются крупные межклетные пространства. Толщина стенок в 2 раза больше, чем в нормальных трахеидах.
У креневой древесины примерно на 10 % снижается содержание целлюлозы и увеличивается содержание лигнина. Плотность, торцовая твёрдость, прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе повышаются, а предел прочности при растяжении вдоль волокон и ударная вязкость снижаются. Модули упругости вдоль волокон уменьшаются, а модули сдвига и модули упругости при сжатии поперёк волокон возрастают.
Усушка поперёк волокон у креневой древесины примерно в 2 раза меньше, чем у нормальной, однако усушка вдоль волокон (из-за большого угла наклона микрофибрилл) значительно увеличивается (в 10 раз и более). Это вызывает продольное коробление и растрескивание пилопродукции.
Предел гигроскопичности у креневой древесины ниже; снижается проницаемость древесины для жидкости и газов, что связано с меньшими размерами полостей трахеид и окаймлённых пор; падает водопоглощение.
Присутствие крени в балансах снижает выход химически чистой целлюлозы, увеличивает расходы на её отбелку. Из-за крени ухудшается качество древесной массы, используемой в бумажном производстве, зажимаются пилы при поперечном раскрое досок.
Тяговая древесина. Этот порок строения древесины лиственных пород по происхождению родственен крени, но в отличие от крени он образуется в верхней (растянутой) зоне искривлённых или наклонённых стволов и ветвей некоторых пород (бук, тополь и др.). У бука после валки дерева тяговая древесина может быть обнаружена по более светлой окраске с серебристым или перламутровым оттенком. Под действием света, воздуха, а также в результате удаления влаги при сушке тяговая древесина окрашивается в более тёмный коричневый цвет.
На торцах лесоматериалов тяговая древесина имеет вид дугообразных участков, отличающихся цветом и структурой (пушисто-бархатистой поверхностью) от нормальной древесины. На радиальной поверхности и в шпоне из древесины с хорошо видимыми годичными слоями (дуб, ясень) она наблюдается в виде узких полосок — тяжей. В лесоматериалах со слабо выраженными годичными слоями (из берёзы, клена) распознание порока затруднено. Способы измерения тяговой древесины такие же, как и для крени.
Содержание волокон либриформа в тяговой древесине увеличивается, они имеют меньший диаметр, но большую длину и значительно утолщённые стенки. В стенках волокон либриформа имеется мощный желатинозный слой, выстилающий внутреннюю поверхность (со стороны полости). Этот слой богат целлюлозой и не одревесневает. Общее содержание целлюлозы и золы выше, а лигнина и гемицеллюлоз ниже, чем у нормальной древесины.
Плотность тяговой древесины примерно на 10-30% выше, усушка вдоль волокон примерно в 2 раза больше, чем у нормальной древесины, однако снижение усушки поперёк волокон меньше, чем у креневой древесины. Прочность при сжатии вдоль волокон меньше, а прочность при растяжении вдоль волокон и ударная вязкость больше, чем у нормальной древесины.
 |
| Внутренняя заболонь |
 |
| Двойная сердцевина в стволе сосны |
 |
| Пасынок |
 |
| Сухобокость |
 |
| Разновидности прорости: а — открытая; б — закрытая |
 |
| Рак сосны |
 |
| Кармашки |
Тяговая древесина затрудняет механическую обработку пиломатериалов, приводя к образованию ворсистых и мшистых поверхностей. Отделяющиеся при резании волокна забивают пазухи пил, и процесс пиления замедляется.
Нерегулярные анатомические образования
Ложное ядро. Так называется тёмноокрашенная внутренняя зона древесины лиственных пород (берёзы, бука, ольхи, осины, клёна, граба, липы и др.). Граница ложного ядра обычно не совпадает с годичными кольцами. От заболони оно отделено чаще тёмной, реже светлой (например, у берёзы) каймой.
Различают округлое, звездчатое и лопастное ложные ядра, окрашенные в тёмно-бурый или красно-бурый цвет, иногда с лиловым, фиолетовым или тёмно-зелёным оттенком. Встречается тёмная кайма, которая делит ядро на секции. На продольных разрезах заметна широкая полоса одного или нескольких из указанных цветов.
Причинами образования порока могут быть возрастная дифференциация тканей, раневая реакция дерева, воздействие грибов, влияние сильных морозов.
В круглых лесоматериалах ложное ядро измеряют по наименьшему диаметру окружности, в которую оно может быть вписано; в фанерном сырье (чураках) измеряют наименьшую ширину свободной от порока периферической зоны. В пилопродукции и шпоне измеряют размеры зоны, занятой пороком.
Ложное ядро ухудшает внешний вид древесины. Эта зона имеет пониженные проницаемость, прочность при растяжении вдоль волокон, ударную вязкость. При наличии ложного ядра уменьшается способность древесины к загибу. У берёзы ложное ядро легко растрескивается. По стойкости к загниванию ложное ядро часто превосходит заболонь.
Внутренняя заболонь. В древесине у дуба, ясеня (иногда и у других лиственных пород) в зоне ядра могут образовываться несколько смежных годичных слоёв, похожих на заболонь по цвету и другим свойствам. В круглых сортиментах на торцах среди тёмноокрашенной древесины ядра бывает заметно одно или несколько разной ширины колец светлого цвета. В пиломатериалах на радиальных или близких к ним поверхностях видны ровные светлые полосы. На тангенциальных поверхностях внутренняя заболонь наблюдается в виде более или менее широкой полосы, которая при перерезании годичных слоёв выклинивается. Внутренняя заболонь образуется вследствие нарушения нормальной деятельности камбия, которое вызвано морозами.
В круглых сортиментах измеряют наружный диаметр кольца внутренней заболони, а также ширину кольца. В пилопродукции и шпоне измеряют ширину и длину или площадь зоны, занятой пороком.
Внутренняя заболонь, как и нормальная заболонь, имеет значительно меньшую стойкость против загнивания, чем ядро, легко пропускает жидкости. Усушка древесины внутренней заболони несколько меньше, чем ядровой древесины.
Пятнистость. В древесине растущих деревьев лиственных пород вследствие раневой реакции, воздействия химических факторов, грибов и насекомых образуются сравнительно небольшие по размеру тёмноокрашенные участки древесины (по цвету напоминающие ядро и сердцевину).
Тангенциальная пятнистость чаще всего встречается у бука. Она заметна на торцах в виде вытянутых по годичному слою пятен шириной, примерно равной ширине годичного слоя, и длиной до 2 см, а иногда и более.
На тангенциальных разрезах видны продольные широкие полосы коричневого или серо-коричневого цвета, на радиальном разрезе — узкие полосы с резко выделяющимися на тёмном фоне сердцевинными лучами.
Радиальная пятнистость встречается у лиственных пород (чаще у берёзы), обычно ближе к центральной части ствола; на торцах сортиментов она заметна в виде небольших пятен тёмно-бурого, коричневого или тёмно-серого цвета, которые вытянуты преимущественно по радиальному направлению, т. е. вдоль сердцевинных лучей. На продольных разрезах пятнистость наблюдается в виде продольных полос, суживающихся по концам. Она возникает под воздействием грибов и насекомых, в результате повреждений коры птицами.
Прожилки, или сердцевинные повторения, постоянно встречаются в древесине берёзы, а также других лиственных пород (ольха, рябина и др.). Прожилки хорошо заметны на радиальном разрезе в виде коричневых чёрточек, расположенных у границ годичного слоя. На тангенциальном разрезе они имеют петлеобразную форму. В шпоне различают разбросанные и расположенные скученно, в виде переплетающихся полосок, групповые прожилки. Сердцевинные повторения представляют собой микроаномалии строения древесины, вызванные различными причинами.
В круглых лесоматериалах пятнистость не учитывается. В пилопродукции и шпоне измеряют длину и ширину этого порока или процент от площади соответствующей поверхности сортимента. На механические свойства крупных сортиментов пятнистость существенного влияния не оказывает, однако в шпоне в местах крупных пятен радиальной пятнистости происходит растрескивание. Большое количество прожилок может снизить прочность шпона при растяжении.
Сердцевина. В круглых сортиментах присутствие сердцевины неизбежно, поэтому в них она пороком не считается. В пилопродукции измеряют глубину залегания сердцевины, считая от ближайшей пласти или кромки. Сердцевина и примыкающая к ней ювенильная древесина существенно снижают прочность сортиментов малого сечения. В крупных пиленых сортиментах присутствие сердцевины нежелательно из-за многочисленных заросших сучков вокруг неё. Кроме того, сортименты, выпиленные таким образом, что в них оказывается сердцевина, при сушке, как правило, растрескиваются вследствие анизотропии усушки. Сердцевина легко загнивает.
Смещенная сердцевина. Порок выражается в эксцентричном расположении сердцевины, затрудняющем использование круглых лесоматериалов; он указывает на наличие реактивной древесины.
Двойная сердцевина. В сортиментах, выпиленных из ствола вблизи его разделения на отдельные вершины, могут быть обнаружены две сердцевины, а иногда и более. Каждая сердцевина имеет свою систему годичных слоёв и по периферии ствола окружена общей системой годичных слоёв. Сечение ствола принимает овальную форму.
В пилопродукции и шпоне измеряют длину участка с двойной сердцевиной, а в круглых лесоматериалах только отмечают наличие этого порока. Пиленые сортименты с двойной сердцевиной сильнее коробятся и растрескиваются. Распиловка и лущение круглых сортиментов затруднены и сопровождаются увеличением количества отходов.
Пасынок представляет собой отставшую в росте или отмершую вторую вершину ствола, которая пронизывает сортимент под острым углом к его продольной оси на значительном протяжении. В круглых лесоматериалах пасынок имеет вид сильно вытянутого овала, в пилопродукции и шпоне — полосы или овала с самостоятельной системой годичных слоёв. Порок измеряют по наименьшему диаметру его сечения. Пасынок нарушает однородность строения древесины, а в пилопродукции — и целостность, снижает прочность, особенно при изгибе и растяжении.
Глазки — это следы не развившихся в побег спящих почек, которые обнаруживаются в пилопродукции и шпоне. Диаметр глазков не более 5 мм. Различают глазки разбросанные и групповые (три глазка и более на расстоянии друг от друга менее 10 мм). Кроме того, в шпоне выделяют светлые, почти не отличающиеся по цвету от окружающей древесины, и тёмные глазки. При наличии разбросанных глазков определяют их число, а при наличии групповых — ширину занимаемой ими зоны. В мелких сортиментах глазки, особенно находящиеся в растянутой зоне опасного сечения, снижают прочность при статическом изгибе и ударную вязкость.
Сухобокость. Так называется наружное одностороннее омертвление ствола. Лишенный коры углубленный участок вытянут по длине сортимента, по краям имеет наплывы (рис. 1). Этот порок встречается у всех пород; образуется он вследствие обдира, ушиба, ожога или перегрева коры растущего дерева. У хвойных пород сухобокость сопровождается повышенной смолистостью. В области сухобокости часто появляется заболонная грибная окраска; ядровые окраски и гнили в этом случае смещены в наружные зоны древесины. В круглых сортиментах порок измеряют по глубине, ширине и длине. Сухобокость изменяет правильную форму круглых сортиментов, вызывает завитки и нарушает целостность древесины у мест наплывов, снижает выход пиломатериалов и шпона.
Прорость. Так называется зарастающая или заросшая рана, содержащая кору и омертвелую древесину. При частичном зарастании рана легко обнаруживается на боковой поверхности ствола. При полном зарастании прорость видна только на торце как отлуповидная щель и внутренняя радиальная трещина, заполненная остатками коры.
Различают прорость открытую, выходящую только на боковую поверхность любого сортимента или на боковую поверхность и торец, и закрытую, которая обнаруживается только на торцах круглых лесоматериалов и пилопродукции. Открытая прорость имеет ширину менее 2 см, что позволяет отличать её от более широкой раны — сухобокости.
В пилопродукции и шпоне среди открытых проростей выделяют одностороннюю, выходящую на одну или две смежные боковые стороны сортимента, и сквозную, выходящую на две противоположные боковые стороны сортимента.
Кроме того, в шпоне могут быть ещё такие разновидности проростей: сросшаяся — след от закрытой прорости в виде вытянутого участка (шва) свилеватой древесины; светлая — прорость, близкая по цвету к окружающей древесине, и тёмная — прорость, содержащая включение коры или значительно отличающаяся по цвету от окружающей древесины.
В круглых лесоматериалах открытую и закрытую прорости измеряют по наименьшей толщине сердцевинной вырезки (доски), в которую она может быть вписана. В пиломатериалах прорости измеряют по глубине, ширине, длине, а также учитывают их число в штуках на 1 м длины или на всю сторону сортимента, в шпоне — измеряют по длине и учитывают число в штуках на 1 м2 или на всю площадь листа.
Прорость нарушает целостность древесины и сопровождается искривлением годичных слоёв. Степень влияния проростей на качество древесины зависит от их разновидности, размеров, местоположения, количества, а также от характера сортимента.
Рак. Это рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева в результате деятельности грибов и бактерий. Рак может быть открытым (в виде незаросшей раны с плоским или неровным дном, ступенчатыми краями и наплывами у периферии) или закрытым (в виде заросшей раны с ненормальными утолщениями тканей коры и древесины возле поражённых мест). Этот порок встречается у лиственных и хвойных пород. У хвойных пород он сопровождается сильным смолотечением и засмолением древесины. Открытый рак измеряют по ширине, длине и глубине раны, закрытый — по длине и толщине вздутия.
При этом пороке нарушается правильная форма круглых сортиментов. В связи с изменением строения и повышенной смолистостью древесины у хвойных пород затрудняется использование сортиментов по назначению.
Ненормальные отложения в древесине
Засмолок. Так называется обильно пропитанный смолой участок древесины, образующийся вследствие ранения стволов хвойных пород. Чаще всего засмолки встречаются у сосны. На круглых сортиментах они обнаруживаются по наличию ран и по скоплению смолы. Засмолённые участки темнее окружающей нормальной древесины и в тонких сортиментах просвечивают.
Порок измеряют по длине, ширине и глубине или площади засмолённого участка. Засмолённая древесина имеет значительно меньшую водопроницаемость, влаго- и водопоглощение, но большую плотность и пониженную ударную вязкость; теплота сгорания пропитанной смолой древесины по данным увеличивается (на 30 % при смолистости 45 %). Засмолённая древесина имеет повышенную стойкость к загниванию, но плохо отделывается и склеивается.
Кармашек. Этот порок, который назывался ранее смоляным кармашком, представляет собой полость внутри или между годичных слоёв, заполненную смолой или камедями. Такие смоловместилища встречаются у хвойных пород, содержащих смоляные ходы в древесине, особенно часто у ели. На торцах видны дугообразные трещины — луночки, плоской стороной обращённые к центру ствола, а выпуклой — к его периферии (рис. 1). На тангенциальной поверхности кармашки представляют собой углубления в виде овала, вытянутого в продольном направлении; на радиальном разрезе они имеют вид коротких щелей.
В пилопродукции различают односторонний кармашек, выходящий на одну или две смежные стороны сортимента, и сквозной, выходящий на две противоположные стороны. Размеры кармашков у ели сибирской могут колебаться от нескольких миллиметров до 10-15 см. Кармашки возникают в результате подкорового повреждения камбия при нагревании отдельных участков ствола солнечными лучами в морозный период.
Мелкие кармашки могут образовываться и от повреждения насекомыми. Для улучшения добычи живицы из ели можно создавать кармашки искусственным путем, нанося специальным инструментом крупные подкоровые повреждения камбия.
Кармашки измеряют по глубине, ширине и длине, а также учитывают их число в штуках (в пилопродукции — на 1 м длины или на всю длину сортимента, в шпоне — на 1 м2 или на всю площадь листа). Вытекающая из кармашков смола препятствует отделке и склейке деталей изделий. В мелких деталях кармашки могут существенно снизить прочность древесины.
Водослой. Это участки ядра или спелой древесины с повышенной влажностью в свежесрубленном состоянии. Порок встречается в комлевой части ствола как у хвойных пород (у сосны, кедра и особенно часто у ели и пихты), так и у лиственных (осины, ильма, тополя и др.).
На торцах лесоматериалов при указанном пороке видны тёмные пятна различной формы, а на продольных разрезах заметны полосы. После высыхания пятна водослоя бледнеют, и на этих участках древесины появляются мелкие трещинки. Влажность сосны и ели в зоне водослоя в 3-4 раза превышает влажность здоровой древесины (ядра или спелой древесины).
В круглых лесоматериалах водослой измеряют по наименьшей толщине сердцевинной вырезки (доски), по наименьшему диаметру окружности, в которые он может быть вписан, или по площади зоны, занятой пороком. В пилопродукции измеряют ширину и длину или площадь зоны, занятой пороком.