Виды изделий из древесины (сортамент)

Различают следующие виды лесных материалов:

- круглые (необработанные);

- пиломатериалы (обработанный лес);

- строительные детали и полуфабрикаты.

Лесные древесные материалы одного наименования, одного и того же способа обработки, одинаковой формы и изготовленные из определенной древесной породы называют сортаментом.

Круглые лесные материалы

Это очищенные от сучьев и коры отрезки древесных стволов длиной более 4 м. В зависимости от диаметра ствола в верхнем торце круглый лес подразделяют на:

бревна (d = 14 см и более, длина от 2 до 16 м);

подтоварник (d = 8…14 см, длина от 3 до 9 м);

жерди (d = 3…7 см, длина от 3 до 9 м).

В зависимости от назначения различают строительные и пиловочные бревна.

Бревна строительные изготовляют в основном из хвойных пород (сосна, ель, лиственница). Они предназначаются для несущих строительных конструкций промышленных, общественных и жилых зданий и гидротехнических сооружений, а также для свай и пролетных строений деревянных мостов.

Пиловочные бревна изготовляют из стволов хвойных и лиственных пород и предназначаются для получения различных пиломатериалов.

Короткие, толстые обрезки древесного ствола диаметром более 200 мм называют кряжами; их используют для изготовления мебели и различных видов фанеры.

Пиломатериалы

Пиломатериалы получают путем продольной распиловки пиловочных бревен. Пиломатериалы подразделяются на:

- брусья;

- доски;

- бруски;

- шпалы и др.

Брусья строительные (рис. 11.10) представляют собой бревна, обработанные с двух или четырех сторон таким образом, что они имеют параллельные плоскости. В зависимости от количества обработанных сторон различают брусья двухкантные и четырехкантные. Четырехкантные брусья могут быть тупокантные и острокантные.

Кроме того, круглые строительные бревна могут распиливаться по диаметру или по двум взаимно перпендикулярным диаметрам. В первом случае получаются пластины, а во втором случае – четвертины (рис. 11.11).

Доски и бруски представляют собой пиленый материал правильного прямоугольного или приближающегося к нему сечения, получаемый из хвойных и лиственных пород. В досках ширина материала превышает в 3 раза и более его толщину; в брусках толщина материала составляет более 1/3 ширины. В зависимости от чистоты обработки доски делятся на чистообрезные, полученные от распиловки бруса, и полуобрезные, полученные при распиловке круглого пиловочного леса (рис. 11.12).

Доски, обрезанные только с одной стороны (отпиленные снаружи круглого бревна), называются горбылями.

Бруски. Пиломатериалы толщиной не более 100 мм и при соотношении ширины к толщине менее 2 называются брусками.

Шпалы. Изготовляют из круглого леса обработкой на 2 или 4 канта. Шпалы имеют длину 2,5…2,7 м для широкой колеи и 1,35…1,80 м для узкой колеи. Форма поперечного сечения шпал показана на рис. 11.13.

Полуфабрикаты и заготовки. Это доски или брусья, прирезанные применительно к заданным размерам, с соответствующими припусками на механическую обработку и усушку. К ним относятся шпунтованные доски для полов, плинтусы, галтели для заделки пространства между полом и стенами, наличники для обшивки оконных и дверных коробок.

Фанера – это тонкий листовой материал, который получают склеиванием древесного шпона в три и более слоев во взаимно перпендикулярном направлении волокон. Шпон получают на специальных станках путем срезания слоя древесины в виде широкой ленты с вращающегося, предварительно распаренного кряжа березы, дуба, ольхи, сосны. В зависимости от вида применяемого клея получают фанеру: водостойкую (ФСФ), склеенную фенолформальдегидными клеями; средней водостойкости (ФК), склеенную карбамидными клеями; ограниченной водостойкости (ФБА), склеенную альбумино-казеиновым или белковыми клеями.

Строительные детали – это элементы сборных домов, различные столярные изделия, изготовленные на специализированных заводах. Наиболее прогрессивными являются клееные деревянные конструкции, которые применяют в покрытиях, перекрытиях, мостах в качестве балок, арок, металлодеревянных ферм и других конструкций.

Клееные конструкции изготовляют путем склеивания досок (брусков), фанеры с применением высокопрочных и водостойких полимерных клеев, обеспечивающих получение швов большей прочности, чем прочность самой древесины.

Лущеные лесные сортаменты (изделия) изготовляют путем снятия с кругляка спиральной стружки (шпона) в тангенциальном направлении на лущильном станке. Из шпона изготовляют фанеру, которую склеивают из нечетного числа шпонов так, чтобы волокна древесины шпонов, прилегающих друг к другу, были взаимно перпендикулярны. Полученная таким образом фанера устраняет некоторые недостатки древесины: неодинаковое сопротивление усилиям в разных направлениях, коробление и др.

Древесный шпон, пропитанный бакелитовыми или формальдегидными смолами с последующей горячей прессовкой, называется балинитом или лигнофолем.

Дельта-древесину изготавливают из древесного шпона, пропитанного фенольными клеями, укладываемого по 10 шпонов в продольном направлении и по 1 шпону в поперечном направлении.

 

Пороки древесины

 

Пороками древесины называют отклонения от нормального строения и повреждения древесины, снижающие ее качество и ограничивающие применение.

Пороки древесины подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные пороки

Большинство пороков образуется в растущем дереве вследствие ненормальных условий его роста, климатических воздействий, порчи насекомыми и образованием гнили.

К первичным порокам относят:

- сучковатость;

- морозные трещины;

- косослой;

- свилеватость; пороки формы ствола дерева.

- сбежистость.

Сучковатость, обусловленная наличием сучков – наиболее распространенный порок древесины.

Сучки подразделяются на здоровые (сросшиеся) и пораженные гнилью (часто выпадающие и образующие «дырки» в досках) (рис. 11.14).

Древесину с сучками, пораженными гнилью, не следует применять для ответственных деревянных конструкций, так как такие сучки не только понижают механические свойства древесины, но и могут явиться источником распространения грибковой инфекции. Для изготовления деревянных конструкций применяют только древесину со здоровыми сросшимися сучками, число и размеры которых ограничиваются в зависимости от сортности. Для изготовления ответственных мелких деталей (шпонок, нагелей, вкладышей) используют только плотную древесину, без сучков и других пороков.

Морозные трещины. Образуются в растущем дереве под влиянием низких температур. Это длинные и глубокие радиально направленные трещины, проходящие из заболони к ядру и раскрывающиеся на боковую поверхность ствола. Они возникают при резком охлаждении стволов.

Пороки формы ствола разделяются на: сбежистость, нарост, кривизна (косослой), свилеватость.

Сбежистость – порок, характеризующийся уменьшением диаметра ствола от комля к вершине более чем на 2 см на 1 м длины ствола. Сбежистость понижает выход пиломатериалов, а в некоторых случаях и сортность древесины.

Нарост – резкое местное утолщение ствола различной формы и размера.

Косослой – порок древесины, характеризующийся винтообразным, косым расположением волокон в стволе, при этом прочность древесины при сжатии вдоль волокон заметно снижается.

Свилеватость – порок, выражающийся в волнистом и путаном расположении древесных волокон. Свилеватость понижает прочность древесины при изгибе.

Вторичные пороки

Это пороки древесины (дефекты) механического происхождения, возникающие в процессе заготовки, транспортирования и механической обработки.

К вторичным порокам относят:

- плесени и гнили;

- червоточины;

- трещины, образующиеся при сушке изделий из древесины.

Плесени и гнили

Плесени и гнили – это пороки древесины, вызванные жизнедеятельностью различных грибов.

Некоторые из видов грибов могут поражать древесину растущего дерева (на корню) и тогда, в соответствии с принятой классификацией, вызываемые ими пороки относят к первичным.

Значительную опасность для долговечности деревянных конструкций представляют грибные поражения, разрушающие древесину в условиях ее службы в зданиях и сооружениях.

Грибные поражения весьма многочисленны и могут возникать в древесине растущих и срубленных деревьев. Грибы относятся к простейшим растительным организмам и принадлежат к группе споровых растений. Споры при помощи ветра или воды попадают на здоровую древесину и начинают там развиваться. Для их развития благоприятным условием является влажность 25…35 %. При влажности ниже 20 % грибы развиваться не могут. Невозможно развитие грибов и при полном насыщении водой, так как в ней недостает воздуха. При температуре ниже 2 °С и выше 40…45 °С развитие грибов прекращается, а при 60 °С большинство грибов погибает. Питательным веществом для грибов является целлюлоза клеток. Под воздействием грибов в древесине происходят изменения двоякого рода. В одном случае грибы изменяют лишь цвет древесины. Такие грибы называют деревоокрашивающими. В других случаях, кроме изменения цвета древесины в начальной стадии, грибы приводят к ее разрушению (гниению) и называются дереворазрушающими.

Некоторые грибы развиваются только на растущих деревьях, другие – только на срубленных, а есть грибы, которые развиваются как на растущих, так и на срубленных деревьях, например, гниль дуба белая или бурая, гниль лиственных пород белая и др. Грибы, вызывающие загнивание древесины непосредственно в зданиях, называют домовыми. Наиболее опасными, быстро разрушающими древесину, являются грибы: домовой белый, пленчатый, пластинчатый.

Плесень – поверхностное окрашивание древесины в различные цвета (сине-зеленый, голубой, черный, розовый и др.). Она не влияет на механические свойства древесины, но ухудшает ее внешний вид.

Повреждения насекомыми могут быть у деревьев на корню и у спиленных. Насекомые поражают преимущественно неокоренные свежесрубленные лесоматериалы. В зависимости от глубины проникания и размеров ходов червоточина бывает поверхностная, неглубокая, глубокая, сквозная, некрупная и крупная. Поверхностная червоточина не влияет на механические свойства древесины. Остальные виды червоточины снижают ее механические свойства и способствуют поражению грибами.

Инородные включения и дефекты подразделяются на инородные включения, механические повреждения, обугленность и др.

Механические повреждения – повреждения древесины механизмами и инструментами при заготовке, подсечке, транспортировке, сортировке и обработке. К механическим повреждениям относятся: обдир коры, заруб и запил, карра (повреждение ствола при подсечке), отщип, скол и вырыв, багорные наколы. Механические повреждения снижают качество древесины.

Рассмотренные пороки и дефекты в зависимости от их вида и размера снижают качества древесины.

Пригодность древесины для строительных материалов зависит от наличия, расположения, размеров пороков, дефектов, а также от назначения лесных сортаментов. В стандартах на вид сортаментов указаны допустимые пороки, на основании которых оценивают и сортируют материалы.

Согласно ГОСТ 2140-81 пороки и дефекты древесины разделены на следующие группы: сучки, трещины, пороки формы ствола, пороки строения древесины, химические окраски, грибные поражения, повреждения насекомыми, инородные включения и дефекты, деформации. Каждая группа пороков подразделяется на виды и разновидности.

 

Заготовка и сушка древесины

 

Заготовка древесины

 

Древесину можно заготавливать круглый год, но лучшим временем для заготовки считается осенне-зимний период. К этому периоду количество питательных соков уменьшается и наружная поверхность древесины закрыта последним годичным слоем, состоящим из плотной летней древесины.

Заготовка древесины состоит из валки деревьев, очистки их от сучков и раскряжевки. Лесозаготовку ведут механизировано, валку и раскряжевку выполняют цепными бензомоторными или электрическими пилами, трелевку (перемещение сваленных деревьев) – тракторами, лебедками.

Основной (нижний) склад лесозаготовительного предприятия располагается у железной дороги или сплавной реки и представляет собой механизированный цех, оснащенный окорочными станками, балансирными и цепными пилами, шпалорезными установками и другими механизмами для переработки древесины.

Свежесрубленная древесина легко загнивает и имеет меньшую прочность, чем сухая. Влажная древесина хуже обрабатывается и имеет большую плотность, что увеличивает транспортные расходы.

 

Сушка древесины

 

Одним из эффективных профилактических мероприятий, предупреждающих загнивание деревянных конструкций, является сушка древесины до влажности, при которой невозможна жизнедеятельность низших микроорганизмов (грибов), с последующей надежной защитой деревянных элементов от увлажнения в процессе эксплуатации зданий. Сушка древесины заключается в удалении из нее влаги путем испарения или выпаривания. В процессе сушки из древесины полностью удаляется капиллярная и часть гигроскопической влаги.

Различают сушку: воздушную, камерную, контактную, в электрическом поле высокой частоты, в нагретых жидких средах.

Воздушная сушка – сушка древесины, уложенной в штабеля на открытом воздухе, до воздушно-сухого состояния, т.е. до влажности 15-20 %. Преимущества воздушной сушки – простота процесса, низкие начальные затраты на устройство складов и отсутствие затрат на подогрев теплоносителя. Недостатки ее – длительность процесса и трудность его регулирования, а также возможность поражения древесины грибами и червоточцами. Продолжительность воздушной сушки древесины до воздушно-сухого состояния зависит от климатических условий (температуры и влажности воздуха), плотности древесины, размеров лесоматериала и составляет 1…2 месяца при влажности воздуха 60 %, а при большей влажности – до одного года.

Камерная сушка – сушка в специальных сушилках (камерах), в которых в качестве теплоносителя используют подогретый воздух или дымовые газы. Преимущества камерной сушки – полная регулируемость процесса и возможность высушивания лесоматериалов до влажности 6…10 %. При этом процесс сушки сокращается в 10 раз по сравнению с естественной. Продолжительность камерной сушки (от 60 % влажности до конечной – 12 %) составляет для сосновых и еловых досок, в зависимости от толщины, от 3 до 6 суток, для дубовых – 14…28 суток.

Так как древесина при искусственной сушке прогревается до 70…80 °С, полностью исключается возможность заражения грибами. Однако при искусственной сушке необходимо иметь специальное оборудование и помещение, увеличивается расход топлива и электроэнергии.

Контактная сушка производится для тонких сортаментов древесины (фанеры), при этом их помещают между периодически смыкаемыми горячими плитами пресса.

Сушка током высокой частоты осуществляется нагревом древесины, помещенной между электродами. Переменный ток, проходя через толщу древесины, переходит в тепло, которое равномерно распределяется по всей толще, высушивает ее без коробления и трещин. Вследствие большого расхода электроэнергии этот способ применяется ограниченно.

Сушка в нагретых жидких средах осуществляется погружением древесины в нагретый до температуры 120…140 °С петролатум (смесь парафинов и церезинов с высоковязким очищенным нефтяным маслом). Древесина быстро прогревается, а находящаяся в ней влага переходит в пар с давлением выше атмосферного и удаляется. Этот способ ускоряет сушку и позволяет совместить ее с пропиткой древесины антисептиками.