В отличие от лиственных пород, хвойные деревья не имеют сосудов, а состоят в основном из замкнутых удлиненных клеток, носящих название трахеид, причем у большинства хвойных пород между трахеитами преимущественно в поздней части годового слоя находятся смоляные ходы - межклеточные пространства, заполненные смолой. Они видны на торцовом разрезе лишь при некотором увеличении, но на продольном (радиальном) разрезе обозначаются значительно лучше - в виде темных линий.
На торцовом разрезе дерева кроме годичных колец
можно видеть невооруженным глазом узкие полосы, направленные по радиусам и
называемые сердцевинными лучами. На радиальном разрезе дуба они особенно хорошо
заметны и имеют вид довольно широких лент. Многие древесные породы легко
различаются именно по форме и расположению сердцевинных лучей и образуемому их
сечением узору.
Микроструктура древесины
При изучении микроструктуры древесины при сильном увеличении под микроскопом можно видеть, что она состоит из очень большого числа живых и отмерших клеток, имеющих различную форму и величину. Каждая живая клетка имеет оболочку и находящиеся внутри нее протоплазму, клеточный сок и ядро.
Протоплазма представляет собой растительный белок, состоящий из углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Ядро по химическому составу очень близко к протоплазме и отличается от нее лишь содержанием фосфора. Ядра встречаются различных форм, но преобладает овальная форма. Оболочку клеток образует в основном природное высокомолекулярное полимерное вещество, называемое целлюлозой или клетчаткой (СбНюО5). В процессе роста клетки происходит весьма важное изменение оболочки - ее одревеснение, которое обуславливается появлением в веществе стенок лигнина.
Клетки древесины весьма разнообразны по форме; по функции в живом дереве различают проводящие, механические и запасающие клетки. Проводящие клетки служат главным образом для передачи питательных веществ от корней к ветвям и листьям. Это упомянутые выше сосуды и некоторые трахеиды.
Механические клетки вытянуты в длину, имеют толстые стенки и узкие внутренние полости. Они плотно соединены между собой и в лиственных породах, равномерно распределены по годовому слою, что и придает древесине большую прочность. В древесине лиственных пород функции механических (опорных) клеток выполняют либриформ-клетки веретенообразной формы длиной 0,3-2 и диаметром 0,2 мм, которые составляют основную массу ствола, а в древесине хвойных пород - трахеиды поздней древесины. Прочность древесины бывает тем выше, чем большую часть ствола занимает летняя (поздняя) древесина, состоящая из механических клеток с более толстыми стенками, чем клетки весенней (ранней) древесины. Запасающие клетки находятся главным образом в сердцевинных лучах. Служат они для хранения питательных веществ и передачи их живым клеткам в горизонтальном направлении.
Пороки формы ствола:
- сежистость
закомелистость (округлая, ребристая)
овальность
нарост(3)
кривизна (простая)
Описание:
Нарост (взжутие)-резкое местное утолщение на боковой поверхности круглого лесоматериала различной формы и размеров. Сопровождается свилеватостью древесины. Встречается на всех породах, чаще на лиственных. Может являться признаком заросшего сучка, инородного тела, и т.п.
Бровки-образование на боковой поверхности лиственных лесоматериалов с более тонкой корой в форме овального изгиба, являющееся признаком внутренних пороков, обычно сучков.
Кап-большой древесный нарост с путанным расположением волокон, дающий возвышение, с характерным рисунком.
Кривизна-отклонение продольной оси круглого лесоматериала от прямой линии.
Простая кривизна-кривизна, характеризующаяся одним изгибом.
Сложная кривизна-кривизна, характеризующаяся двумя или более изгибами в одной или в нескольких плоскостях.
Местная кривизна-кривизна, вызванная обломом вершины дерева при росте.
Сбежистость-постепенное уменьшение диаметра круглых лесоматериалов на всем протяжении, превышающее нормальный сбег, равный 1см на 1м длины.
Закомелистость-резкое увеличение диаметра комлевой части круглых лесоматериалов когда диаметр (ширина)торца не менее чем в 1,2 раза превышает диаметр торца, измеренный на расстоянии 1м от этого торца.
Округлая закомелистость-закомелистость с округлой формой поперечного сечения круглого лесоматериала.
Ребристая закомелистость-закомелистость со звездчато-лопастной формой поперечного сечения круглого лесоматериала.
Овальность-поперечное сечение круглого лесоматериала со значительной разницей между наибольшим и наименьшим диаметрами.
Пороки строения древесины
Наклон волокон-отклонение направленияволокон от продольной оси лесоматериала. В круглых лесоматериалах наклон обусловлен спиральным расположением волокон.
Реактивная древесина-древесина с особыми анатомическими характеристиками, формирующимися обычно в частях ствола или ветвей с наклоном или изгибом и стремящаяся вернуть первоначальное положение, которое было нарушено. Для лиственной древесины реактивную древесину также называют тяговой древесиной, а для хвойной -кренью.
Крень-изменение строения древесины хвойных пород в сжатой зоне ствола и сучьев, проявляется в виде кажущегося резкого утолщения поздней древесины годичных слоев. Проявляется на торцах круглых лесоматериалов в виде дугообразных, реже кольцевых участков темно окрашенной древесины. Свойственна искривленным и наклонно стоящим стволам, а также всем сучьям, особенно часто встречается в древесине ели.
Местная крень-крень в виде узких дугообразных участков или полос, захватывающих один или несколько годичных слоев
Сплошная крень-крень в виде значительных сплошных участков, расположенных по одну сторону от сердцевины и захватывающих половину и более площади поперечного сечения.
Двойная сердцевина-наличие в лесоматериалах двух и более сердцевин с самостоятельными системами годичных слоев, окруженных с периферии одной общей системой. Сопровождается овальностью сечения ствола.
Рак-каверна или полость на поверхностикруглого лесоматериала, вызванная воздействием на живую древесину грибов или иных микробов.
Открытый рак-рак с плоским или углубленным дном, ступенчатыми краями и наплывами по периферии.
Закрытый рак-рак с ненормальными утолщениями тканей коры и древесины возле пораженных мест
Засмолок-участок древесины хвойных пород пород, обильно пропитанный смолой.
Роза-концентрические складки, являющиеся признаком внутренних пороков, обычно сучков.
Спиральные волокна-волокна, расположенные по
спирали вокруг сердцевины.
Защита древесины
Сушка древесины. Сушка уменьшает возможность гниения древесины и повышает прочность. Различают естественную и искусственную сушку.
Естественная сушка производится на открытом воздухе, под навесами (для защиты от дождя и солнечных лучей) или в закрытых помещениях, с тем чтобы материал принял воздушно-сухое состояние (15... 20%). Такая сушка длится недели и даже месяцы, она не исключает поражения древесины грибами. Ее достоинством является отсутствие расхода тепловой энергии (топлива).
Искусственная сушка осуществляется в короткие сроки, например в течение нескольких дней или часов. Она полностью исключает возможность заражения грибами и обеспечивает высокое качество древесины. Имеется несколько разновидностей искусственной сушки.
Камерная сушка производится в сушилках периодического и непрерывного действия в течение нескольких суток. Теплоносителем служат нагретый воздух, пар или дымовые газы с температурой 70 ... 80°С. Также производится сушка древесины в электрическом поле высокой частоты. Древесина быстро и равномерно прогревается между электродами и высушивается в 10... 20 раз быстрее, чем при камерной сушке. Но этот вид сушки очень дорог и требует большого расхода электроэнергии.
Более дешевым является способ сушки в жидких
средах, в частности в ваннах с петролатумом (отходом при депарафинизации
нефтяных масел) при температуре 130... 140 С. За несколько часов влага в
древесине вскипает, превращается в пар с давлением выше атмосферного и
удаляется; при этом материал не растрескивается и не коробится. Сушка в
петролатуме не дороже камерной сушки, продолжительность ее 8 ... 12 ч.
Защита древесины от загнивания и поражения
насекомыми
Существует ряд конструктивных мер для предотвращения загнивания древесины - изоляция ее от грунта, каменной кладки, бетона, устройство проветривания деревянных конструкций, защита от атмосферных осадков лакокрасочными покрытиями или гидроизоляционными материалами. Но эти меры не всегда могут полностью предохранить древесину от увлажнения и возникает необходимость в антисептировании деревянных материалов и изделий.
Антисептики - это химические вещества, которые убивают грибы, вызывающие гнили, или создают среду, в которой их жизнедеятельность прекращается. Антисептики должны обладать токсичностью только по отношению к грибам и быть безвредными для людей и животных, не ухудшать качества древесины, по возможности не вызывать коррозию металлических креплений.
Антисептики подразделяют на водорастворимые, применяемые только в сухих условиях, главным образом внутри помещений, и нерастворимые в воде, маслянистые, применяемые для антисептирования шпал, столбов, свай; также применяют иногда препараты, растворимые в зеленом масле, мазуте, керосине и сольвент-нафте.
К водорастворимым антисептикам относятся: фтористый натрий NaF порошок без запаха, белого цвета, применяемый в растворах 3... 4%-ной концентрации. При соприкосновении с известковыми, цементными и гипсовыми материалами фтористый натрий теряет свои токсические свойства. Кремнефтористый натрий - белый или серый порошок, применяется совместно с фтористым натрием или кальцинированной содой, а также в силикатных пастах. Кремнефтсристый аммоний - белый порошок более высокой токсичности, чем фтористый натрий; повышает огнестойкость древесины, но вызывает слабую коррозию металла. Препарат ББК-3-смесь борной кислоты и буры, хорошо растворяется в воде, для людей практически безвреден. Препараты ХХЦ (смесь хлористого цинка и хромпика) и МХХЦ (смесь хлористого цинка, хромпика и медного купороса) трудно вымываются водой, но окрашивают древесину в желто-зеленый цвет и вызывают коррозию металлов. Препарат ГР-48 - антисептик на основе пентахлорфенола, применяют в растворе 1 ... 1,5%-ной концентрации для поверхностной защиты пиломатериалов, например от синевы и плесени.
К маслянистым антисептикам относятся: антраценовое, креозотовое и сланцевое масла. Это темно-коричневые жидкости с резким запахом и сильными токсическими свойствами. Они не растворяются в воде, не вызывают коррозию металла, но скрашивают древесину в бурый цвет. Применяются для пропитки шпал, деталей мостов, свай, деревянных подводных конструкций и др. Нельзя применять в жилых помещениях.
К органикорастворимым антисептикам относятся препараты типа ПЛ (растворы пентахлорфенола) и НМЛ (растворы нафтената меди в легких нефтепродуктах); они окрашивают древесину в зеленый цвет, затрудняют ее склеивание, являются высокотоксичными антисептиками.
Применяют также антисептические пасты, приготовляемые из фтористого натрия, связующего вещества (битума, глины, жидкого стекла и др.) и наполнителя (например, торфяного порошка); пастами защищают элементы древесины с повышенной влажностью (выше 40%), а также концы балок в каменных стенах, столбы и др. Элементы открытых сооружений, обработанных пастой, защищают гидроизоляционным покрытием.
Пропитку антисептиками производят поверхностной обработкой, в горяче-холодных ваннах и под давлением в автоклавах.
Поверхностную обработку делают кистями или краскопультом в 2... 3 раза, иногда погружают изделия в ванну с антисептиком. Более глубокая пропитка получается при последовательном погружении изделия сначала в горячую (t = 90 ... 95С), а затем в холодную (t = 20... 30С) ванну с антисептиком: в горячем антисептике из пор древесины уходит излишек воздуха, а при погружении в холодную ванну в порах образуется вакуум и антисептик пропитывает древесину на большую глубину.
Наиболее глубокая пропитка антисептиком получается в специальных автоклавах под давлением: сначала в автоклаве создается вакуум, из пор древесины удаляется воздух, а затем автоклав наполняют горячим антисептиком с давлением до 0,6...1,5 МПа. Получается почти сплошная пропитка древесины.
Для борьбы с дереворазрушающими насекомыми
используют главным образом химические средства, ядовитые вещества, убивающие
насекомых и их личинки. Древесину обрабатывают опрыскиванием, обмазкой,
пропиткой, опылением порошками или окуриванием газами. Можно использовать
маслянистые и органикорастворимые антисептики, а также специальные инсектициды
- хлорофос (диметилтрихлорксиэтилфосфонат), порошок и пасту ДДТ, дуст, а также
некоторые газы (хлорпикрин).
Защита древесины от возгорания
Древесина относится к легковозгораемым материалам. Ее возгорание происходит при температуре 260... 290С, а при нагревании выше 350°С она может воспламенится из-за выделяющихся газов, поэтому деревянные конструкции удаляют от источников нагревания; деревянные элементы покрывают штукатуркой или облицовывают несгораемыми материалами (например, асбестоцементными); окрашивают огнезащитными красками или пропитывают специальными веществами - антипиренами.